某鍛造廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、某鍛造廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號：專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間：2015.12目錄第一章 概述11.1設(shè)計(jì)對象簡介11.2原始資料介紹11.3 設(shè)計(jì)原則31.4 設(shè)計(jì)任務(wù)3第二章 負(fù)荷計(jì)算52.1負(fù)荷計(jì)算的意義52.2負(fù)荷計(jì)算52.3功率補(bǔ)償7第三章 供電方案及主變壓器選擇83.1供電方案的選擇83.2變電所主變壓器型號83.3 技術(shù)指標(biāo)計(jì)算93.4 方案經(jīng)濟(jì)計(jì)算113.5主接線的設(shè)計(jì)13第四章 短路電流計(jì)算154.1短路電流計(jì)算的目的154.2短路電流計(jì)算15第五章 主要電氣設(shè)備選擇195.1功率損耗計(jì)算195.2 35kV架空線路的導(dǎo)線選擇195.3 35KV各設(shè)備的選擇和校驗(yàn)

2、205.3.1 35kV斷路器215.3.2 35kV隔離開關(guān)215.3.3 35kV電壓互感器225.3.4 電流互感器225.4 10KV各設(shè)備的選擇和校驗(yàn)235.4.1 10kV斷路器235.4.2 10kV隔離開關(guān)245.4.3 10kV電壓互感器255.4.4 10kV電流互感器255.5 10kv母線255.6 高壓開關(guān)柜265.7車間變電所265.8 10kV備用電源進(jìn)線28第六章 主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)296.1主變壓器的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算296.2 10kv高壓線路的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算30第七章 配電裝置設(shè)計(jì)327.1變配電所的形式選擇327.2配電設(shè)備布置圖32第八章

3、 防雷接地設(shè)計(jì)348.1防雷設(shè)計(jì)348.1.1防雷措施的選擇348.1.2直擊雷防護(hù)348.1.3雷電侵入波防護(hù)348.2接地設(shè)計(jì)35第九章 車間變電所設(shè)計(jì)369.1車間變壓器的臺數(shù)、容量369.2變電所位置的原則考慮37第十章 廠區(qū)380V配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3810.1 三級負(fù)荷配電設(shè)計(jì)3810.2 二級負(fù)荷配電設(shè)計(jì)38心得體會39附錄一：設(shè)備匯總一覽表40附錄二：低壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目附錄三：系統(tǒng)總接線圖附錄四：繼電保護(hù)圖第一章 概述1.1設(shè)計(jì)對象簡介變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)，所用電和直流系統(tǒng)，遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)，必要的無功功率補(bǔ)償裝置和主控制室等組成 。其

4、中 ，主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統(tǒng)；繼電保護(hù)和控制系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、遠(yuǎn)動和通信系統(tǒng)等屬二次系統(tǒng)。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設(shè)投資、運(yùn)行質(zhì)量、維護(hù)條件和供電可靠性。一般分為單母線、雙母線、一個(gè)半斷路器接線和環(huán)形接線等幾種基本形式。主變壓器是變電所最重要的設(shè)備，它的性能與配置直接影響到變電所的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。一般變電所需裝23臺主變壓器；330 千伏及以下時(shí)，主變壓器通常采用三相變壓器，其容量按投入5 10年的預(yù)期負(fù)荷選擇。此外，對變電所其他設(shè)備選擇和所址選擇以及總體布置也都有具體要求 。變電所繼電保護(hù)分系統(tǒng)保護(hù)（包括輸電線路和母線保護(hù)）和元件

5、保護(hù)（包括變壓器、電抗器及無功補(bǔ)償裝置保護(hù)）兩類。1.2原始資料介紹1.廠區(qū)平面布置圖配電計(jì)點(diǎn)名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)Kd一車間、鍛工車間14190.330.4二車間22230.30.68三車間17550.520.3工具,機(jī)修車間12890.380.26空氣站、煤氣站、鍋爐房12660.670.2倉庫5500.30.72.負(fù)荷負(fù)荷類型及負(fù)荷量見上表，負(fù)荷電壓等級為380V。除空氣站，煤氣站部分設(shè)備為二級負(fù)荷，其余均為三級負(fù)荷。3.工廠為二班制，全年工廠工作小時(shí)數(shù)為4500小時(shí)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)：Tmax=4000小時(shí)。年耗電量約為2015萬kW·h（有效生產(chǎn)時(shí)間為10個(gè)月）。4.

6、電源：工廠東北方向6公里處有新建地區(qū)降壓變電所，110/35/10kV，25MVA變壓器一臺作為工廠的主電源，允許用35kV或10kV中的一種電壓，以一回架空線向工廠供電。35kV側(cè)系統(tǒng)的最大三相短路容量為1000MV·A，最小三相短路容量為500MV·A。10kV側(cè)系統(tǒng)的最大三相短路容量為800MV·A，最小三相短路容量為400MV·A。備用電源：此外，由正北方向其他工廠引入10kV電纜作為備用電源，平時(shí)不準(zhǔn)投入，只在該工廠主電源發(fā)生故障或檢修時(shí)提供照明及部分重要負(fù)荷用電，輸送容量不得超過全廠計(jì)算負(fù)荷的20%。5.功率因數(shù)：要求cos0.85。6.電價(jià)

7、計(jì)算：供電部門實(shí)行兩部電價(jià)制。（1）基本電價(jià)：按變壓器安裝容量每1kV·A，6元/月計(jì)費(fèi)；（2）電度電價(jià)：供電電壓為35kV時(shí)，=0.5元/（kW·h）；供電電壓為10kV時(shí)，=0.55元（kW·h）。附加投資：線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按1000元/kW計(jì)算。7.工廠的自然條件：本廠所在地區(qū)年最高氣溫為38，年平均溫度為23，年最低氣溫為-8 ，年最熱月最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為36，年最熱月地下0.8m處平均溫度為35 。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。本廠所在地區(qū)平均海拔高度為500m，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。1.3 設(shè)計(jì)

8、原則按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近

9、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(kuò)建的可能性。（4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)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(jì)的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)1總降壓變電站設(shè)計(jì)（1）負(fù)荷計(jì)算。（2）主結(jié)線設(shè)計(jì)：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的多個(gè)方案，根據(jù)改方案初選主變壓器及高壓開關(guān)等設(shè)備，經(jīng)過概略分析比較，留下23個(gè)較優(yōu)方案，對較優(yōu)方案進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析比較，（經(jīng)濟(jì)

10、計(jì)算分析時(shí)，設(shè)備價(jià)格、使用綜合投資指標(biāo)），確定最優(yōu)方案。（3）短路電流計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要，確定短路計(jì)算點(diǎn)，計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。（4）主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導(dǎo)線截面和型號、絕緣子等設(shè)備的選擇及校驗(yàn)。選用設(shè)備型號、數(shù)量、匯成設(shè)備一覽表。（5）主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：包括主變壓器、線路等元件的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算。（6）配電裝置設(shè)計(jì)：包括配電裝置布置型式的選擇、設(shè)備布置圖。（7） 防雷、接地設(shè)計(jì)：包括直擊雷保護(hù)、進(jìn)行波保護(hù)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。2.車間變電所設(shè)計(jì)根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原

11、則考慮。3.廠區(qū)380V配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。第二章 負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義負(fù)荷計(jì)算是根據(jù)已知工廠的用電設(shè)備安裝容量來確定預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。它是按發(fā)熱條件選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)，所以非常重要。如估算過高，將增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶，以不合理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來很大的危害。但是如果估算過低，又會使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的

12、線路及電器設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流而過熱，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行。2.2負(fù)荷計(jì)算各車間的計(jì)算負(fù)荷：一車間、鍛工車間：設(shè)備容量Pe=1419 kW，Kd=0.33，tan=0.4P30(2)=KdPe=0.33×1419=468.27kWQ302=P302tan=468.27×0.4=187.308 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=468.272+187.3082=504.34 kVA二車間：設(shè)備容量Pe=2223 kW， Kd=0.3，tan=0.68P30(2)=KdPe=0.3×222

13、3=666.9kWQ302=P302tan=666.9×0.68=453.492 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=666.92+453.4922=806.48 kVA三車間：設(shè)備容量Pe=1755 kW，Kd=0.52， tan=0.3P30(2)=KdPe=0.52×1755=912.6kWQ302=P302tan=912.6×0.3=273.78 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=912.62+273.782=952.78 kVA空氣站、煤氣站、鍋爐房：設(shè)備容量Pe=1289 kW， Kd=0.38， tan=0.26P30(

14、2)=KdPe=0.38×1289=489.82kWQ302=P302tan=489.82×0.26=127.35 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=489.822+127.352=506.10 kVA工具,機(jī)修車間：設(shè)備容量Pe=1266 kW， Kd=0.67， tan=0.2P30(2)=KdPe=0.67×1266=848.22kWQ302=P302tan=848.22×0.2=169.64 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=848.222+169.642=865.02 kVA倉庫:設(shè)備容量Pe=550 kW，Kd

15、=0.3， tan=0.7P30(2)=KdPe=0.3×550=165kWQ302=P302tan=165×0.7=115.5 kvarS302=P30(2)2+Q30(2)2=1652+115.52=201.41 kVA負(fù)荷計(jì)算表格匯總：表1 工廠負(fù)荷匯總表序號配電計(jì)點(diǎn)名稱負(fù)荷類型計(jì)算負(fù)荷P30(2)/kWQ302/kvarS302/kVA1一車間、鍛工車間III468.27187.308504.342二車間III666.9453.492806.483三車間III912.6273.78952.784工具,機(jī)修車間III489.82127.35506.105空氣站、煤氣站

16、、鍋爐房II848.22169.644865.026倉庫III165115.5201.41總計(jì)3550.811327.083838.14=0.95，=0.973373.271287.263610.542.3功率補(bǔ)償工廠中由于有大量的感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)載，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運(yùn)行性能、提高自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的功率因數(shù)要求，則需要增設(shè)無功功率補(bǔ)償裝置。這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約電能又提高電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。變壓器（10K

17、V/380V）的功率損耗： PT0.01S30=0.01×3610.54=36.1kWQT0.05S30=0.05×3610.54=180.5kW該變壓器對應(yīng)的高壓側(cè)功率P301=36.1+3373.27=3409.37kWQ301=180.5+1287.26=1467.76kvarS301=1467.762+3409.372=3711.89 kVAcos=P301S301=3409.373711.89=0.92變壓器（電壓變比為35KV/10KV）的無功和有功損耗PT0.01S30=0.01×3711.89=37.11kWQT0.05S30=0.05×

18、3711.89=185.6kW則可得該主變壓器對應(yīng)的高壓側(cè)功率P30(1)'=37.11+3409.37=3446.48kWQ301'=185.6+1467.76=1653.76kvarS301'=3446.482+1653.762=3822.7 kVAcos'=P301'S301'=3446.483822.7=0.90235kV側(cè)功率因數(shù)：0.902>0.8510kV側(cè)功率因數(shù)：0.92>0.85即功率因數(shù)符合要求,無需進(jìn)行功率補(bǔ)償。第三章 供電方案及主變壓器選擇3.1供電方案的選擇該廠供電電源可由35KV高壓線和10KV高壓線提供

19、，可作出兩種供電電源。設(shè)計(jì)方案：1.電源及備用電源均由10KV高壓線提供2.電源由35KV高壓線提供10KV高壓線作為備用電源。因供電系統(tǒng)的基本要求是安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)。所以在設(shè)計(jì)過程要對兩種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎(chǔ)上選擇最經(jīng)濟(jì)的方案。方案1：工作電源和備用電源均采用10KV高壓線供電。兩路電源進(jìn)線均采用斷路器控制。 方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析： 優(yōu)點(diǎn)：工廠內(nèi)不設(shè)主變壓器，可以簡化接線，降低了投資及運(yùn)行費(fèi)用。工廠內(nèi)不設(shè)降壓變電所可以減少土地占有面積，減少工作人員及運(yùn)行維護(hù)工作量。缺點(diǎn)：供電電壓低，線路的功率損耗和電壓損耗大，要求的功率因數(shù)大，需要補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償容量大，補(bǔ)償裝置的費(fèi)用會增加。工廠

20、內(nèi)設(shè)總配電所，供電的穩(wěn)定性不如35KV。方案2：供電電源采用35KV供電電源供電，裝設(shè)一臺主變壓器。用架空線引入降壓變電所，10KV作為備用電源。10KV經(jīng)過降壓變后接在10KV的一段配電母線上，10KV接在另一段配電母線上。 方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析： 優(yōu)點(diǎn)：本方案的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)介于方案一和方案二之間，由于原始資料要求正常供電時(shí)只用一路供電，出現(xiàn)故障時(shí)方用備用電源，備用電源供電時(shí)間較少。因此該方案既能滿足供電的安全可靠性又可降低投資及維護(hù)費(fèi)用。3.2變電所主變壓器型號 變電所主變壓器型式的選擇：1、油浸式:一般正常環(huán)境的變電所；2、干式:用于防火要求較高或環(huán)境潮濕，多塵的場所；3、密閉式:用于具有化

21、學(xué)腐蝕性氣體、蒸汽或具有導(dǎo)電、可燃粉塵、纖維會嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行場所；4、防雷式:用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)；5、有載調(diào)壓式:用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動嚴(yán)重且用電設(shè)備對電壓質(zhì)量又要求較高的場所。由于本設(shè)計(jì)的變電所為獨(dú)立式、封閉建筑，故采用油浸式變壓器?？偨祲鹤冸娬镜姆桨高x用4000KVA的油浸式變壓器一臺，型號為S11-4000/35，電壓為35KV/10KV。有關(guān)技術(shù)指標(biāo)見下表：型號額定容量（KVA）額定電壓損耗/kW空載電流（%）阻抗電壓（%）一次二次空載負(fù)載S11-4000/35400035KV10KV3.6227.360.5673.3 技術(shù)指標(biāo)計(jì)算方案一不設(shè)主變壓器，

22、變壓器損耗按0計(jì)算。P30=3373.27kW，Q30=1287.26kvar，S30=3610.54kVAI30=S30/3U=208.34A10kV架空線路選擇，選擇LGJ-70鋼芯鋁絞線，幾何均徑確定為1.5米。查表得R0=0.46/km，X0=0.365/km。電壓損失：U=(R0×Pjs+X0×Qjs)LU=(0.46×3373.27+0.365×1287.26)×610=1221.93V1.2kVU>10×5%=0.5KV 電壓損失不合格。且1.2kV=2.4倍規(guī)定損耗，差值過大，又是主電源進(jìn)線，不滿足要求，因此，此

23、方案不可行。10kV電纜線未給長度，電壓損失按合格計(jì)算。方案二選擇S11-4000/35型變壓器，查資料知S11-4000/35變壓器的技術(shù)參數(shù)為：空載損耗為P0=3.62kW；短路損耗為Pk=27.36kW；阻抗電壓Uk%=7；空載電流I0%=0.56。變壓器的有功功率損耗：Pb=nP0+Pk（S30/SNT）2/n=27.18kW其中S30=3711.89kVA，SNT=4000kVA，n=變壓器臺數(shù)1變壓器的無功功率損耗：Qb=nI0%100SNT+1nUk%100SNTS30SNT2=465.12kvar35kV線路功率：Pjs=P30+Pb=3436.55kWQjs=Q30+Qb=1

24、932.88kvarSjs=3942.83kVAIjs=Sjs/3U=65.03A35kV線路選取LGJ-50型鋼芯鋁線，線路導(dǎo)線為水平等距排列，相鄰線距設(shè)為1.6m，則線間幾何均距確定aav=1.26×1.6m2m。查書（189頁）得R0=0.68/km，X0=0.39/km。電壓損失：U=(R0×Pjs'+X0×Qjs')LU=(0.68×3409.37+0.39×1467.76)×635=495.56V0.5KVU<35×5%=1.75KV 電壓損失合格。10kV電纜線未給長度，電壓損失按合格計(jì)算

25、。3.4 方案經(jīng)濟(jì)計(jì)算方案一經(jīng)濟(jì)計(jì)算：表2 方案一的基建費(fèi)用設(shè)備名稱型號規(guī)格單價(jià)(萬元)數(shù)量綜合投資（萬元）電力變壓器無7.0000線路投資LGJ-70+鋁芯粘性油浸紙型電纜1.0+1.02(6+5)km11.1高壓斷路器SN10-10I2.0612.06電壓互感器JDZJ-100.9221.84附加投資3I2R0l×0.001+nPb0.1/kw6km35.94合計(jì)-50.94表3 方案一的年運(yùn)行費(fèi)用項(xiàng)目計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)金額（萬元）線路折舊費(fèi)按照線路投資的4%計(jì)算0.44線路維護(hù)費(fèi)按照線路折舊標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算0.44變電設(shè)備維護(hù)費(fèi)按照綜合投資的6%計(jì)算0變電設(shè)備折舊費(fèi)按照綜合投資的6%計(jì)算0線路電

26、能損耗3I2R0lTmax×10-779.068變壓器電能損耗00基本電價(jià)費(fèi)用2015×0.551108.25合計(jì)-1188.20方案二經(jīng)濟(jì)計(jì)算表2 方案二的基建費(fèi)用設(shè)備名稱型號規(guī)格單價(jià)(萬元)數(shù)量綜合投資（萬元）電力變壓器S11-4000/3540.00140.00線路投資LGJ-50+鋁芯粘性油浸紙型電纜1.0+1.026+511.1高壓斷路器SN10-35I2.0612.06電壓互感器JDJJ-350.9221.84附加投資3I2R0l×0.001+nPb0.1/kw78.94(kW)7.89合計(jì)-62.89表3 方案二的年運(yùn)行費(fèi)用項(xiàng)目計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)金額（萬元）線

27、路折舊費(fèi)按照線路投資的4%計(jì)算0.44線路維護(hù)費(fèi)按照線路折舊標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算0.44變電設(shè)備維護(hù)費(fèi)按照綜合投資的6%計(jì)算0.7變電設(shè)備折舊費(fèi)按照綜合投資的6%計(jì)算0.7線路電能損耗3I2R0lTmax×10-710.35變壓器電能損耗Fb=nP0×T+1nPk(S30SNT)2Tmax× ×10-411.55基本電價(jià)費(fèi)用400060+2015×0.51031.5合計(jì)-1055.68方案經(jīng)濟(jì)對比：比較項(xiàng)目方案一方案二初期投資(萬元)50.9462.89年運(yùn)行費(fèi)用(萬元)1188.201055.68總投資(萬元)1239.141118.57 綜上，可以看出

28、，方案一的電壓損失不合格，且投資很高，不劃算。方案二雖然初期投資較貴，但年運(yùn)行費(fèi)用低，且所有指標(biāo)合格。所以采用方案二，在正常運(yùn)行時(shí)使用1臺S11-4000/35變壓器，另加10kV備用線路。3.5主接線的設(shè)計(jì)（1）主接線基本要求安全：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)備的安全可靠：應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是期中一二級負(fù)荷對供電系統(tǒng)的可靠性的要求。靈活：應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)符合的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)“在滿足上述要求的前提下，應(yīng)盡量是主接線簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量 （2） 變電站主接線的選擇原則1.當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷

29、路器，以節(jié)省投資。2.當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時(shí)運(yùn)行時(shí)，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3.當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組接線。4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時(shí)運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。（3） 變電站主接線方案的擬定根據(jù)課本P132P134，可知：只裝有一臺主變壓器的總降壓變電所主接線的一次側(cè)無母線，二次側(cè)為單母線。特點(diǎn)是簡單經(jīng)濟(jì)。裝有兩臺主變壓器的總降壓變電所主接線分4種。（1）一次側(cè)內(nèi)橋式、二次側(cè)采用單母線分段；（2）一次側(cè)外橋式、二次側(cè)采用單母線分段；（3）一二次側(cè)均采用單母線分段；（4）一二次側(cè)君采用雙母線分段。本次設(shè)計(jì)中

30、，該鍛造廠大部分是三級負(fù)荷，只有個(gè)別二級負(fù)荷，且方案中只使用一臺主變壓器，因此不能使用兩臺變壓器的4種結(jié)線方式，太不經(jīng)濟(jì)，也無必要；考慮到二級負(fù)荷要采用10kV備用電源線供電，因此，我們采用了以下結(jié)線方式：35kV電源進(jìn)線和10kV分別接到二次側(cè)單母線分段側(cè)，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，斷路器和隔離開關(guān)閉合，35kV降壓二次側(cè)供給所有用電車間，當(dāng)發(fā)生故障或者檢修變壓器時(shí)，將 斷開，同時(shí)閉合10kV側(cè)的斷路器和隔離開關(guān)，供二級負(fù)荷煤氣站、空氣站用電。這種結(jié)線滿足了供電需求和供電可靠性，同時(shí)盡最大可能的節(jié)省了開支和預(yù)算。第四章 短路電流計(jì)算4.1短路電流計(jì)算的目的短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，

31、以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算為了保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，選擇電氣設(shè)備時(shí)，要用流過該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)和動穩(wěn)定校驗(yàn)，以保證設(shè)備在運(yùn)行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和點(diǎn)動力的巨大沖擊。4.2短路電流計(jì)算降壓配電SN10-10IG電源36.5k35k10k母線SN10-35IS11-4000/35S9-1000/1010kv母線380V母線三車間變電所選擇35KV處的斷路器時(shí)，用最大短路容量，選擇少油戶內(nèi)類型的SN10-35I。K-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（UC1=35*(1+5%)=36.5KV）(1) 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗1） 電力系統(tǒng)的電抗：X1=UC12SOC

32、=(36.5KV)21000MVA=1.332） 架空線路的電抗：由書56頁表3-1知X0=0.35/km，因此X2=X0*L=0.35/km×6km=2.13） 繪出k-1點(diǎn)的短路的等效電路，計(jì)算得總電抗X=X1+X2=1.33+2.1=3.43(2) 計(jì)算三相短路電流和短路容量1） 三相短路電流周期分量有效值IK-1(3)=UC13X=36.5KV3×3.43=6.14KA2） 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3)=I(3)=IK-1(3)=6.14KA3） 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值ish(3)=2.55I''(3

33、)=2.55×6.14KA=15.66KAIsh(3)=1.51I''(3)=1.51×6.14KA=9.27KA4） 三相短路容量SK-1(3)=3UC1IK-1(3)=3×36.5KV×6.14KA=388.2MVAK-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（UC2=10*(1+5%)=10.5KV）(1) 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗1） 電力系統(tǒng)的電抗：X1'=UC22SOC=10.5KV21000MVA=0.112） 架空線路的電抗： X2'=X0*LUC2UC12=0.35/km×6km×10.

34、536.52=0.1743） 電力變壓器的電抗：由表知UK%=7%X3(UK%/100)(UC22SN)=7100×(10.5KV)24000KVA=1.934）繪出k-2點(diǎn)的短路的等效電路，計(jì)算得總電抗X'=X1'+X2'+X3=0.11+0.174+1.93=2.214(2) 計(jì)算三相短路電流和短路容量1） 三相短路電流周期分量有效值IK-2(3)=UC23X'=10.5KV3×2.214=2.73KA2） 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3)=I(3)=IK-2(3)=2.73KA3） 三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短

35、路全電流有效值ish(3)=1.84I''(3)=1.84×2.734KA=5.03KAIsh(3)=1.09I''(3)=1.09×2.734KA=2.98KA4） 三相短路容量SK-23=3UC2IK-23=3×10.5KV×2.734KA=49.72MVAK-3點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（UC3=380V）(1) 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗1） 電力系統(tǒng)的電抗：X1''=UC32SOC=0.4KV21000MVA=1.6×10-42） 架空線路的電抗： X2''=X0

36、*LUC3UC12=0.35/km×6km×0.436.52=2.5×10-43） 電力變壓器的電抗：S11-4000/35型號的UK1%=7%，X3'(UK1%/100)(UC32SN)=7100×0.4KV24000KVA=2.8×10-3S9-1000/10型號的UK2%=4.5%X4(UK2%/100)(UC32SN)=4.5100×0.4KV21000KVA=7.2×10-34） 電纜線路的電抗：由書56頁表3-1知X0=0.08/km，取L=0.2km，因此X5=X0*L=0.08/km×0.2

37、km=0.0165） 繪出k-3點(diǎn)的短路的等效電路，計(jì)算得總電抗X''=X1''+X2''+X3'+X4+X5=1.6×10-4+2.5×10-4+2.8×10-3+7.2×10-3+0.08=0.051+0.016=0.07(2) 計(jì)算三相短路電流和短路容量1） 三相短路電流周期分量有效值IK-3(3)=UC33X''=0.4KV3×0.07=3.30KA2） 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I''(3)=I(3)=IK-3(3)=3.30KA3） 三相短路沖

38、擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值ish(3)=1.84I''(3)=1.84×3.30KA=6.07KA Ish(3)=1.09I''(3)=1.09×3.30KA=3.60KA4） 三相短路容量SK-3(3)=3UC3IK-3(3)=3×0.4KV×3.30KA=2.29MVA三相短路電力計(jì)算匯總：表4 三相短路電流短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAIK(3)I''(3)I(3)ish(3)Ish(3)SK(3)K-16.146.146.1415.669.27388.2K-22.732.7

39、32.735.032.9849.72K-33.303.303.306.073.602.29第五章 主要電氣設(shè)備選擇5.1功率損耗計(jì)算變壓器（10KV/380V）的功率損耗： PT0.01S30=0.01×3610.54=36.1kWQT0.05S30=0.05×3610.54=180.5kW該變壓器對應(yīng)的高壓側(cè)功率P301=36.1+3373.27=3409.37kWQ301=180.5+1287.26=1467.76kvarS301=1467.762+3409.372=3711.89 kVAcos=P301S301=3409.373711.89=0.92變壓器S11-40

40、00/35（電壓變比為35KV/10KV）的無功和有功損耗PT0.01S30=0.01×3711.89=37.11kWQT0.05S30=0.05×3711.89=185.6kW則可得該主變壓器對應(yīng)的高壓側(cè)功率P30(1)'=37.11+3409.37=3446.48kWQ301'=185.6+1467.76=1653.76kvarS301'=3446.482+1653.762=3822.7 kVAcos'=P301'S301'=3446.483822.7=0.9025.2 35kV架空線路的導(dǎo)線選擇35KV線路初步選用LGJ

41、鋼芯鋁絞線架設(shè)，（按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜的截面），導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度線路類別導(dǎo)線材質(zhì)年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)（30005000h）架空線路銅2.25鋁1.15由題已知Tmax=4000h，所以經(jīng)濟(jì)電流密度jec=1.15A/mm2，故經(jīng)濟(jì)截面Aec=63.06A1.15A/mm254.83mm2選取標(biāo)準(zhǔn)截面50mm2，即選LGJ-50型鋼芯鋁線。1）校驗(yàn)發(fā)熱條件：查附錄表16（書382頁）得LGJ-50的允許載流量（考慮到年最熱月平均氣溫為36C，取環(huán)境溫度為35C）Ial'=193A>I30'=63.06A，滿足發(fā)熱條件。2）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度：查附錄表14（書381頁）

42、得35kv架空鋼芯鋁線的最小截面Amin=35mm2<A=50mm2，滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。3） 檢驗(yàn)電壓損失：該線路導(dǎo)線為水平等距排列，相鄰線距設(shè)為1.6m，則線間幾何均距確定aav=1.26×1.6m2m。查書（189頁）得R0=0.68/km，X0=0.39/km。U=(R0×P301+X0×Q30(1)LU=(0.68×3409.37+0.39×1467.76)×635=495.56V0.5KVU<35×5%=1.75KV ，電壓損失合格。所以，架空線路的導(dǎo)線選擇LGJ-50型鋼芯鋁線。5.3 35KV各設(shè)

43、備的選擇和校驗(yàn)高壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電氣設(shè)備名稱電壓/kv電流/A斷流能力/KA或MVA短路電流校驗(yàn)動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度高壓斷路器高壓隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器I30'=S301'3UN=3822.7kVA3×35KV=63.06A5.3.1 35kV斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開斷正常回路條件下的電流，并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件（包括短路條件）下的電流的開關(guān)裝置。在這里由于35KV側(cè)的最高正常工作電流I30'=63.06A，選擇斷路器為戶內(nèi)少油斷路器，型號是：SN10-35I，其繼電保護(hù)時(shí)間取1.1s，斷路器短路時(shí)間取0.1s，則I(3)

44、2tima=6.142×1.1+0.1=45.2kA2S查附錄表8（p374）知該斷路器的熱穩(wěn)定電流為16（4s）/KA,可得It2t=162×4=1024kA2S高壓斷路器SN10-35I的選擇校驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件SN10-35I項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN35KVUN/UMAX35KV/40.5KV合格2I3063.06AIN1000A合格3IK(3)6.14KAIOC16KA合格4ish(3)15.66KAimax40KA合格5I(3)2tima45.2kA2SIt2t1024kA2S合格由以上數(shù)據(jù)可知在35KV/10KV變壓器的高壓側(cè)的斷路器選擇是合理的。5.

45、3.2 35kV隔離開關(guān)是一種沒有滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備，主要用來斷開無負(fù)荷電流的電路，隔離電源，在分閘狀態(tài)時(shí)有明顯的斷開點(diǎn)，以保證其他電氣設(shè)備的安全檢修。在這里由于35KV側(cè)的最高正常工作電流I30'=63.06A，選擇的隔離開關(guān)型號為：GW4-35DW/630A25KA，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)如表所示：高壓隔離開關(guān)的選擇校驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件GW4-35DW/630A25KA項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN35KVUN/UMAX35KV/36.5KV合格2I30'63.06AIN630A合格3ish(3)15.657KAimax25KA合格4I(3)2tima45.2kA2SIt2

46、t1024kA2S合格所以高壓隔離開關(guān)選擇GW4-35DW/630A25KA。5.3.3 35kV電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈，鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。在這里由于互感器用于運(yùn)行監(jiān)視，選擇準(zhǔn)確度為1級，根據(jù)電壓和工作環(huán)境，這里選擇的型號為：JDJJ-35，其技術(shù)參數(shù)如下：電壓互感器JDJJ-35的選擇校驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)

47、據(jù)結(jié)論1UN35KVUN/UMAX35KV/36.5KV合格所以電壓互感器選擇JDJJ-35型單相油浸式電壓互感器。5.3.4 電流互感器電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器是把一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來使用 ，二次側(cè)不可開路。由于35KV側(cè)的最高正常工作電流I30'=63.06A，初

48、步選定LCW-35-150/5電流互感器。電流互感器LCW-35-150/5的選擇校驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件LCW-35-150/5型電流互感器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN35KVUN/UMAX35KV/36.5KV合格2I3063.06AIN150A合格3ish(3)15.657KAimax30KA合格4I(3)2tima45.2It2t112.5合格準(zhǔn)確度級的選擇：由于互感器要供給計(jì)費(fèi)電能表使用，所以選用0.5級即可滿足。所以電流互感器選擇LCW-35-150/50-0.5型電流互感器。5.4 10KV各設(shè)備的選擇和校驗(yàn)I30=S3013UN=3711.89kVA3×10KV=2

49、14.31A5.4.1 10kV斷路器選擇10KV處的斷路器時(shí)，由K-2點(diǎn)處的短路容量，初步選擇少油戶內(nèi)類型的SN10-10I。由附錄表8知該斷路器的固有分閘時(shí)間為0.06s，該斷路器的熱穩(wěn)定電流為16（4s）/KA，取保護(hù)動作時(shí)間為0.6s。則允許的熱穩(wěn)定度：It2t=162×4=1024kA2S。短路發(fā)熱的假想時(shí)間為：tima=tk+0.05s=0.06s+0.6s+0.05s=0.71s計(jì)算的熱穩(wěn)定度：I(3)2tima=2.722×0.71=5.29kA2S高壓斷路器SN10-10I的選擇校驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件SN10-10I項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KV

50、UN/UMAX10KV/12KV合格2I30214.31AIN630A合格3IK(3)2.73KAIOC16KA合格4ish(3)5.03KAimax40KA合格5I(3)2tima5.29kA2SIt2t1024kA2S合格所以10kv側(cè)的斷路器選擇少油戶內(nèi)類型的SN10-10I。5.4.2 10kV隔離開關(guān)選擇10KV處的隔離開關(guān)時(shí)，由于10KV側(cè)的正常工作電流I30=214.31A，初步選擇的隔離開關(guān)型號為：GN6-10T/400。該型號的隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定電流為14（5s）/KA。則允許的熱穩(wěn)定度：It2t=142×5=980kA2S。高壓隔離開關(guān)GN6-10T/400的選擇校

51、驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件GN6-10T/400項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN/UMAX10KV/11.5KV合格2I30214.31AIN400A合格3ish(3)5.03KAimax40KA合格4I(3)2tima5.29kA2SIt2t980kA2S合格所以10kv側(cè)的高壓隔離開關(guān)選擇戶內(nèi)類型的GN6-10T/400。5.4.3 10kV電壓互感器電壓互感器JDZJ-10的選擇校驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件JDZJ-10型電壓互感器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN/UMAX10KV/11.5KV合格所以10kv側(cè)的電壓互感器選擇JDZJ-10型號的電壓互感器。5.4.4 10

52、kV電流互感器由線路的額定電壓為10KV，初步選電流互感器為LQJ-10型號的。由附錄表12（書380頁）可知，動穩(wěn)定倍數(shù)為160，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為75。所以imax=160×300A=48kA，It2t=（75×300A）2×1S=506.25kA2S電流互感器LQJ-10-400/5的選擇校驗(yàn)表序號裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件LQJ-10項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN/UMAX10KV/11.5KV合格2I30214.31AIN400A合格3ish(3)5.03KAimax40KA合格4I(3)2tima5.29kA2SIt2t506.25kA2S合格所以10k

53、v側(cè)的電流互感器選擇LQJ-10-400/5型號的電流互感器。5.5 10kv母線采用單母線制。母線水平平放，檔距設(shè)為900mm，檔數(shù)取2，相鄰兩母線的軸線設(shè)置為160mm。初步選用LMY-50×5型的硬鋁母線。1） 計(jì)算10kv母線短路時(shí)所受的最大電動力由表4知10kv母線的短路電流IK(3)=2.73kA，ish(3)=5.03 kA（考慮到該短路點(diǎn)為配電總線，與車間的交流電動機(jī)相隔較遠(yuǎn)，故忽略交流電動機(jī)的反饋沖擊電流）。因此10kv母線在三相短路時(shí)所受的最大電動力為F3=3ish32la×10-7NA2=3×5.03 ×103A2×0.9

54、m0.16m×10-7NA2=246.5N2）校驗(yàn)?zāi)妇€短路時(shí)的動穩(wěn)定度母線在F3作用時(shí)的彎曲力矩：M=F3l10=246.5N×0.9m10=22.2Nm母線的截面系數(shù)為：W=b2h6=（0.05m）2×0.005m6=2.08×10-6m3故母線在三相短路時(shí)所受的計(jì)算應(yīng)力為：c=MW=22.2Nm2.08×10-6m3=10.7Mpa而硬鋁母線（LMY）的允許應(yīng)力al=70Mpa>c所以10kv配電處選擇LMY-50×5型的硬鋁母線。5.6 高壓開關(guān)柜本次設(shè)計(jì)中35kV側(cè)的高壓開關(guān)柜選取KYN12-35型，主要電氣設(shè)備安裝在手車上，高壓斷路器、隔離開關(guān)等需要檢修時(shí)，拉出手車，修好后推入手車即可恢復(fù)使用。同理，10kV側(cè)需要的高壓開關(guān)柜型號為KYN28-12型。5.7車間變電所以三車間為例:I30=S303UN=952.78kVA3×10KV=55.01A斷路器選擇車間變電所10KV進(jìn)線處的斷路器時(shí)，由K-3點(diǎn)處的短路容量，初步選擇少油戶內(nèi)類型的SN10-10I。（該斷路器的相關(guān)值已計(jì)算。）由附錄表8知該斷路器的固有分閘時(shí)間