某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(工廠供電課程設(shè)計(jì))

1、某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本論文主要依照工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循的一般原則、基本內(nèi)容和設(shè)計(jì)流程，對(duì)某電機(jī)修造廠變電所進(jìn)行了設(shè)計(jì)說(shuō)明，本文按照設(shè)計(jì)要求，在查閱大量參考資料、手冊(cè)后，對(duì)負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算，變配電所所址和型式的選擇，變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量及類型的選擇，變配電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)，短路電流的計(jì)算，變配電所一次設(shè)備的選擇，變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的選擇與整定，變配電所防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。并附有相應(yīng)的圖表、公式和計(jì)算結(jié)果。這次設(shè)計(jì)的變配電所完全滿足設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)通過對(duì)計(jì)算負(fù)荷，選出變壓器；通過計(jì)算三相短路電流，選出其他

2、保護(hù)器件；通過三相短路電流，選擇過電流保護(hù)設(shè)備；然后選擇二次回路的設(shè)備，對(duì)一次側(cè)設(shè)備進(jìn)行控制、檢測(cè)；最后注意安全、接地和防雷的設(shè)置。關(guān)鍵字：有功功率，電力變壓器，三相短路電流，過電流，接地目 錄第一章 緒 論11.1課題背景、目的及意義1課題的背景1課題的目的及意義11.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、設(shè)計(jì)圖樣1設(shè)計(jì)的主要包括1設(shè)計(jì)圖樣2第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)32.1 電機(jī)修造廠3第三章 設(shè)計(jì)說(shuō)明53.1負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償5負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的5負(fù)荷計(jì)算的方法6各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量。63.1.4 全廠負(fù)荷計(jì)算。73.1.5 功率補(bǔ)償73.2 變電所、配電所位置和型式的選擇83.2.1 電機(jī)修造廠總

3、變電所位置和型式的選擇83.3 電機(jī)修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇93.3.1 變壓器容量及臺(tái)數(shù)的選擇。9變配電所主結(jié)線的選擇原則103.3.3 主結(jié)線方案選擇10配電所的主接線選擇143.5 短路電流的計(jì)算153.5.1 繪制計(jì)算電路153.5.2 求k -1，k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量163.5.3 求點(diǎn)的三相短路電流和短路容量183.6變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)183.6.1 35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)183.6.2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)193.6.3 變電所高壓母線的選擇203.7變電所進(jìn)出線選擇。213.7.1 35kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)213.7.2 1

4、0kV高壓出線的選擇21作為備用電源的高壓線的選擇校驗(yàn)。24高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)控制與信號(hào)回路25變電所的電能計(jì)量回路263.8.3 變電所的測(cè)量和絕緣監(jiān)察回路變電所的保護(hù)裝置263.9變電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)343.9.1 變電所的防雷保護(hù)343.9.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì)35第四章結(jié) 論37第一章 緒 論1.1 課題背景、目的及意義1.1.1 課題的背景本課題是根據(jù)劉介才主編的工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)上兩個(gè)題目為原型，根據(jù)指導(dǎo)老師的要求設(shè)計(jì)。變電所是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),它的運(yùn)行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在35KV10KV配電變電所設(shè)計(jì)研究方面，最近幾十年發(fā)展更是迅

5、猛。尤其是對(duì)變電站綜合自動(dòng)化的研究，已經(jīng)進(jìn)行了多年,并取得了令人矚目的進(jìn)展。變電站綜合自動(dòng)化目前在國(guó)外已得到了較普遍的應(yīng)用。例如美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)家,在他們所屬的某些電力公司里,大多數(shù)的變電站都實(shí)現(xiàn)了綜合自動(dòng)化及無(wú)人值班方式。在我國(guó)，現(xiàn)在變電所的基本也是向著變電站綜合自動(dòng)化這個(gè)方向發(fā)展的，但是根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，現(xiàn)在大多數(shù)變電站還是沒有完全實(shí)現(xiàn)保護(hù)和控制綜合自動(dòng)化。傳統(tǒng)的變電站的設(shè)計(jì)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)十分的成熟了。根據(jù)供電的設(shè)計(jì)內(nèi)容和流程，可以十分的方便的按照步驟設(shè)計(jì)。1.1.2 課題的目的及意義本題目主要目的是設(shè)計(jì)某電機(jī)修造廠的變電所總降壓配電設(shè)計(jì)。與原來(lái)的課程設(shè)計(jì)比較，本題不僅設(shè)計(jì)量大了

6、許多，而且在更個(gè)方面的要求也有所加強(qiáng)。雖然變電所的設(shè)計(jì)在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術(shù)，但是作為自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生，本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且各個(gè)方面都有所深入。尤其是繼電保護(hù)的問題，有了更加深入的學(xué)習(xí)。雖然本題沒有對(duì)變電站綜合自動(dòng)化有所研究，但是對(duì)日后向這個(gè)方面的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計(jì)不僅進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，拓寬知識(shí)面，提高理論知識(shí)水平。而且擴(kuò)寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨(dú)立思考和分析問題的能力。1.2 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、設(shè)計(jì)圖樣1.2.1 設(shè)計(jì)的主要包括（1）設(shè)計(jì)的基本依據(jù)和資料。（2）區(qū)域變電所和車間變電所負(fù)荷計(jì)算。 （3）無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算及

7、補(bǔ)償電容器選擇。（4）短路電流的計(jì)算和動(dòng)穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度的計(jì)算。（5）變壓器容量及臺(tái)數(shù)的選擇。（6）變電所進(jìn)出線的選擇。（7）變電所的電纜，電線，高壓開關(guān)柜，低壓配電電屏，動(dòng)力配電箱，電流互感器，避雷器，母線等主要設(shè)備的選擇。（8）防雷裝置與保護(hù)接地裝置的設(shè)計(jì)。（9）、域變電所的主接線圖、工廠變電所主接線圖、各種保護(hù)裝置接線原理圖。（10）畫出工廠變電所的平面圖。1.2.2 設(shè)計(jì)圖樣（1）變電所主結(jié)線電路圖電機(jī)修造廠總降壓變電所主結(jié)線電路圖（3）各種保護(hù)裝置接線原理圖變電所進(jìn)線側(cè)線路的繼電保護(hù)原理電路圖，（采用定時(shí)限過電流保護(hù)）。主變壓器的差動(dòng)保護(hù)原理電路圖，瓦斯繼電器保護(hù)原理電路圖，工廠變電

8、所進(jìn)線側(cè)單相接地保護(hù)原理電路圖（4）變電所平、剖面圖電機(jī)修造廠總降壓變電所平、剖面圖第二章 設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 電機(jī)修造廠（1） 電機(jī)修造廠總平面圖（圖2-1）圖2-1 某電機(jī)修造廠總平面布置圖（2） 工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格本廠承擔(dān)某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬?gòu)S的電機(jī)、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機(jī)7500臺(tái)，總?cè)萘繛?5萬(wàn)KW；制造電機(jī)總?cè)萘繛?萬(wàn)KW，制造單機(jī)最大容量為5520KW；修理變壓器500臺(tái)；生產(chǎn)電氣備件為60萬(wàn)件。是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。（3）工廠各車間負(fù)荷計(jì)算表表2-1 工廠各車間負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間名稱設(shè)備容量（千瓦）計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量車間變電所代號(hào)P

9、30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1電機(jī)修造車間25056095007881×1000No 1車變2加工車間8861632583051×400No 2車變3新制車間6342223364031×500No 3車變4原料車間5143101833601×400No 4車變5備件車間5621991582541×315No 5車變6鍛造車間1053658681×100No 6車變7鍋爐房2691971722621×315No 7車變8空壓站3221811592411×315No 8車變9汽車庫(kù)5433027401&#

10、215;80No 9車變10大線圈車間3351871182211×250No 10車變11半成品試驗(yàn)站3652874641×500No 11車變12成品試驗(yàn)站22906404808001×1000No 12車變13加壓站2561631392141×25014設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)（轉(zhuǎn)供負(fù)荷）3382884441×50015成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷3600288023003686主要為高壓整流裝置，要求專線供電。（4） 供用電協(xié)議 當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個(gè)供電電源，供設(shè)計(jì)部門選定： 從某220/60kV區(qū)域變電所提供電源，此站距廠南側(cè)4.5公里。 為滿足二級(jí)負(fù)

11、荷的需求，從某60/10.5kV變電所，提供10kV備用電源，此所距廠南側(cè)4公里。 電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表2-2所示。其供電系統(tǒng)圖，如圖2-2所示。表2-2 區(qū)域變電站60kV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式1338MVA系統(tǒng)最小運(yùn)行方式310MVA圖2-2 供電系統(tǒng)圖 供電部門對(duì)工廠提出的技術(shù)要求： 區(qū)域變電所60kV饋電線的過電流保護(hù)整定時(shí)間1.8s，要求工廠總降壓變電所的過電流保護(hù)整定時(shí)間不大于1.3s。 在企業(yè)總降壓變電所60kV側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。 該廠的總平均功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。（5） 工廠負(fù)荷性質(zhì) 本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩

12、班或三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為2200h。鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會(huì)使鍋爐發(fā)生危險(xiǎn)。又由于該廠距離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。（6） 本廠自然條件 氣象資料 最熱月平均最高溫度35攝氏度，土壤中0.7-1米深處一年中最熱月平均溫度為20攝氏度，土壤凍結(jié)深度為1.10米，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，最高氣溫+40度，最低-40度，導(dǎo)線復(fù)冰時(shí)氣溫-5度，最大風(fēng)速時(shí)氣溫-5度，最大風(fēng)速25米/秒，導(dǎo)線復(fù)冰時(shí)風(fēng)速10米/秒，最高最低氣溫時(shí)風(fēng)速0米/秒，復(fù)冰厚度10毫米，年雷暴日數(shù)31.5日。 地質(zhì)水文資料 該廠區(qū)地層以砂粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位m，地耐壓力

13、為15噸/平方米。第三章 設(shè)計(jì)說(shuō)明3.1負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償3.1.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的（1）計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量求取確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。也就是通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用半小時(shí)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）計(jì)算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設(shè)備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級(jí)用電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷非常重要。負(fù)荷計(jì)算的方法有功計(jì)算負(fù)荷為 (3-1)式中，為設(shè)備容量。無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為 (3-2)式中，為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。視

14、在計(jì)算負(fù)荷為 (3-3)總的計(jì)算電流為 (3-4)式中，為額定電壓380V。各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量。表3-1序號(hào)車間名稱設(shè)備容量（千瓦）計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量車間變電所代號(hào)P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）1電機(jī)修造車間25056095007881×1000No 1車變2加工車間8861632583051×400No 2車變3新制車間6342223364031×500No 3車變4原料車間5143101833601×400No 4車變5備件車間5621991582541×315No 5車變6鍛造車間1053658681

15、×100No 6車變7鍋爐房2691971722621×315No 7車變8空壓站3221811592411×315No 8車變9汽車庫(kù)5433027401×80No 9車變10大線圈車間3351871182211×250No 10車變11半成品試驗(yàn)站3652874641×500No 11車變12成品試驗(yàn)站22906404808001×1000No 12車變13加壓站2561631392141×25014設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)（轉(zhuǎn)供負(fù)荷）3382884441×50015成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷360028802300

16、3686主要為高壓整流裝置，要求專線供電。 全廠負(fù)荷計(jì)算。取Kp = 0.92; Kq = 0.95根據(jù)上表可算出：P30i = 6520kW; Q30i = 5463kvar則 P30 = KPP30i = 0.92×6520kW = 5999kWQ30 = KqQ30i = 0.95×5463kvar = 5190kvar 7932KV·AI30 = S30/3UN 94.5ACOS = P30/S30 = 5999/7932 0.75 功率補(bǔ)償由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求COS0.9,而由上面計(jì)算可知COS=0.75<0.9，因此需要進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。 綜合考慮在

17、這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償?？蛇x用BWF6.3-100-1W型的電容器，其額定電容為2.89µF Qc = 5999×（tanarc cos0.75tanarc cos0.92）Kvar=2735Kvar 取Qc=2800 Kvar因此，其電容器的個(gè)數(shù)為： n = Qc/qC = 2800/100 =28而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取28個(gè) 正好無(wú)功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： S30（2）= 59992+(5463-2800) 2 1/2 =6564KV·A變壓器的功率損耗為：（P18 估算PT（0.01-0.02） QT（0.05-0

18、.08）PT = 0.015 S30 = 0.015 * 6564= 98.5 KwQT = 0.06 S30= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為： P30= 5999+ 98.5 = 6098 KwQ30= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 KvarS30 = (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A無(wú)功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： cos= P30/ S30= 6098 / 6821= 0.9cos= P30/S30= 0.90.9因此，符合本設(shè)計(jì)的要求3.2 變電所、配電所位置和型式的選擇（1） 變電所和配電所的位

19、置選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定：靠近工廠的負(fù)荷中心；接近電源側(cè)；進(jìn)出線方便；運(yùn)輸設(shè)備方便；不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所；不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，如無(wú)法遠(yuǎn)離，不應(yīng)設(shè)在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所；不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)；不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域的正上方或正下方；（2）變電所和配電所型式選擇 60/10.5kV變電所分屋內(nèi)式和屋外式，屋內(nèi)式運(yùn)行維護(hù)方便，占地面積少。60kV變電所宜用屋內(nèi)式。 配電所一般為獨(dú)立式建筑物，也可與所帶10kV變電所一起附設(shè)于負(fù)荷較大的廠房或建筑物。3.2.1 電機(jī)修造廠總變電所位置和型式的選擇由前面的負(fù)荷計(jì)算可以看出，由于成

20、品試驗(yàn)站內(nèi)有大型集中負(fù)荷，所以電機(jī)修造廠的負(fù)荷中心在成品試驗(yàn)站和電機(jī)修造車間之間，又考慮到變電所的位置要南北向，北邊開高窗，南邊開低門。所以我選擇的電機(jī)修造廠的變電所的位置如圖3-1所示，其型式為屋內(nèi)式。圖3-1 電機(jī)修造廠總降壓變電所位置3.3 電機(jī)修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇 變壓器容量及臺(tái)數(shù)的選擇。由于該廠的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量ST應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，SNT（0.6-0.7）S

21、30 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，SNTS30（+） /一二級(jí)負(fù)荷容量由于S30（1）= 7932 KV·A，因?yàn)樵搹S都是一二級(jí)負(fù)荷所以按條件2 選變壓器。 SNT（0.6-0.7）×7932=（4759.25552.4）KV·ASNTS30（+）因此選5700 KV·A的變壓器二臺(tái)主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yd11。變配電所主結(jié)線的選擇原則1.當(dāng)滿足運(yùn)行要求時(shí)，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2.當(dāng)變電所有兩臺(tái)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(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組結(jié)線。4.為了限制配出線短路

22、電流，具有多臺(tái)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。5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6.610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7.采用610 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計(jì)量柜）。9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。10.當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，

23、變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時(shí)，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。 主結(jié)線方案選擇對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為610KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。主結(jié)線對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如下這種主

24、結(jié)線，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對(duì)變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖(下圖)，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線

25、路斷路器QF11 和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場(chǎng)合有所不同。如果某臺(tái)變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故障時(shí)，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），使兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動(dòng)較大、適用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時(shí)，也宜于采用這種結(jié)線，使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進(jìn)線斷路器QF11 、QF12 ，這對(duì)改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)的整定都極為有利。由于需要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，所以可設(shè)計(jì)下列兩

26、種主結(jié)線方案：（1） 一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-2示（10kV側(cè)主結(jié)線從略）（2） 兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-3示（10kV側(cè)主結(jié)線）圖3-2機(jī)修造廠總降壓變電所一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案圖3-3電機(jī)修造廠總降壓變電所兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案（3） 兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（表3-2）表3-2 兩種主結(jié)線方案的比較比較項(xiàng)目一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案（圖3-2）兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案（圖3-3）技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量?jī)膳_(tái)主變并列，電壓損耗小兩臺(tái)主變并列，電壓損耗小靈活方便性由于只有一條電源進(jìn)線，靈活性稍差由于只有兩條電源進(jìn)線，靈

27、活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資額由資料查得SL7-6300/60單價(jià)為30.35萬(wàn)元，而又查得變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍，因此其綜合投資為2×30.35萬(wàn)元60.7萬(wàn)元由資料查得SL7-6300/60單價(jià)為30.35萬(wàn)元，而又查得變壓器綜合投資約為其單價(jià)的2倍，因此其綜合投資為2×30.35萬(wàn)元60.7萬(wàn)元高壓開關(guān)柜（含計(jì)量柜）的綜合投資額查資料得JYN1-60型柜按每臺(tái)10萬(wàn)元計(jì)，其綜合投資按設(shè)備價(jià)1.5倍計(jì)，因此其綜合投資約為10×1.5×10萬(wàn)元150萬(wàn)元本方案采用14臺(tái)JYN1-60型柜，其綜合投資額約為14&

28、#215;1.5×10萬(wàn)元210萬(wàn)元，比一條電源進(jìn)線的方案多投資60萬(wàn)元 續(xù)表3-2比較項(xiàng)目一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案（圖3-3）兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案（圖3-4）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)參照資料計(jì)算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為12.035萬(wàn)元（其余略）主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為15.635萬(wàn)元，比一條電源進(jìn)線的方案多耗3.6萬(wàn)元從表3-2可以看出，雖然按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案遠(yuǎn)優(yōu)于兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案，但是按技術(shù)指標(biāo)，兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案優(yōu)于一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案。為了給工廠的正常生產(chǎn)提供更加穩(wěn)定、可靠的電源，所以決

29、定采用兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案。正常工作時(shí)60kV側(cè)母線中間分段，兩電源分別同時(shí)給兩變壓器供電。當(dāng)一條電源進(jìn)線出現(xiàn)故障時(shí)，利用60kV母線的聯(lián)絡(luò)線，把60kV側(cè)母線連通，用另外一條電源進(jìn)線給兩個(gè)變壓器供電。這樣不僅提高了供電的可靠性，而且靈活性也增強(qiáng)了，給電力系統(tǒng)的維護(hù)和維修帶來(lái)了安全和方便。雖然這樣投資高了不少，但是是十分值得的。配電所的主接線選擇配電所的主結(jié)線方案也分一條進(jìn)線和兩條進(jìn)線兩種。（1） 一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-4示圖3-4電機(jī)修造廠10KV進(jìn)線的主結(jié)線方案（2） 兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-5示圖3-5機(jī)修造廠總配電所兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案（3） 兩種主結(jié)線方

30、案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（表3-3）表3-3兩種主結(jié)線方案的比較比較項(xiàng)目一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案(圖3-5)兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案(圖3-6)技術(shù)指標(biāo)供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求靈活方便性由于只有一條電源進(jìn)線，靈活性稍差由于只有兩條電源進(jìn)線，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高壓開關(guān)柜(含計(jì)量柜)的綜合投資額查資料得GG-1A-J型柜按每臺(tái)2.5萬(wàn)元計(jì)，GG-1A-(F)按每臺(tái)3萬(wàn)元計(jì)。其綜合投資按設(shè)備價(jià)1.5倍計(jì)，因此其綜合投資約為(2.5+3)×1.5萬(wàn)元8.25萬(wàn)元本方案采用2臺(tái)GG-1A-J型柜，2臺(tái)GG-1A-(F)型柜。其綜合投資額約為2&

31、#215;(2.5+3)×1.5萬(wàn)元16.5萬(wàn)元，比一條電源進(jìn)線的方案多投資8.25萬(wàn)元高壓開關(guān)柜的年運(yùn)行費(fèi)參照資料計(jì)算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為0.495萬(wàn)元(其余略)主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費(fèi)每年為0.99萬(wàn)元，比一條電源進(jìn)線的方案多耗0.495萬(wàn)元根據(jù)表可以看出方案2的技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)不及方案1，但是其供電的穩(wěn)定性更高，所以這里我采用方案2，即兩條電源進(jìn)線的方案。3.5 短路電流的計(jì)算 繪制計(jì)算電路圖3-6短路計(jì)算電路 求k -1，k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量當(dāng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)：（1） 求k -1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（） 計(jì)算短路電路中各元件的電抗

32、及總電抗 電力系統(tǒng)的電抗：由，因此 架空線路的電抗：由資料得，因此 繪k-1點(diǎn)短路的等效電路，如圖3-7示，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)（分子）和電抗值（分母），并計(jì)算其總電抗為：圖3-7短路等效電路圖 計(jì)算三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 （2） 求k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（） 計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗 電力系統(tǒng)的電抗 架空線路的電抗 繪k-2點(diǎn)短路的等效電路如圖3-8示，并計(jì)算其總電抗為：圖錯(cuò)誤 0.09 0.05圖3-8短路等效電路圖 計(jì)算三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量當(dāng)系統(tǒng)最

33、小運(yùn)行方式時(shí)：（其計(jì)算過程同前，從略）（3） k-1,k-2點(diǎn)短路計(jì)算表 （如表3-3，3-4所示） 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：表3-3 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/ kA三相短路容量/MVAk-17.637.637.6319.4611.52832.6k-224.824.824.863.2437.45828.8 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：表3-4 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/ kA三相短路容量/MVAk-12.492.492.496.353.76271.7k-214.2414.2414.2436.3121.5271.33.6變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)3.6.1 3

34、5kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)表3-6 60kV側(cè)一次設(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)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)60kV104A()7.63kA19.46kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓斷路器LW9-66/2500-3135kV1000A16kA40kA高壓隔離開關(guān)GW5-6035kV63050kA高壓熔斷器RN2-3535kV0.5A17kA電壓互感器JCC5-6335/0.1kV電壓互感器JDJJ2-35電流互感器LCWB-6335kV200/5A避雷器H5W-90/22035kV戶外高壓隔離開關(guān)GW5-60-D(W)/630隔離開關(guān)35kV630A40kA接地開關(guān)25kA

35、表3-6 所選設(shè)備均滿足要求。3.6.2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)表3-710kV側(cè)一次設(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)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV總529.7A18.6kA47.43kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器SN10-10/100010kV1000A31.5kA80kA高壓隔離開關(guān)G-10/100010kV1000A75kA高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA電壓互感器JDJ-1010/0.1kV電流互感器LZZQB6-1010kV800/5A315/5A(大于)100/5A(大于)電流互感器LA-1010kV315/5A(大于)160

36、/5A(大于)避雷器FS4-1010kV表3-7 所選設(shè)備均滿足要求。 變電所高壓母線的選擇按規(guī)定60kV級(jí)的變電所的高壓母線應(yīng)按發(fā)熱條件進(jìn)線選擇，并校驗(yàn)其短路穩(wěn)定度。（1） 60kV母線的選擇校驗(yàn) 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度35，查資料，初選硬鋁母線LMY-3（25×3），其35時(shí)>，滿足發(fā)熱條件。 動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn) 母線在三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力為 母線在作用時(shí)的彎曲力矩為 母線的截面系數(shù)為 故母線在三相短路時(shí)所受到的計(jì)算應(yīng)力為而硬鋁母線（LMY）的允許應(yīng)力為，由此可見該母線滿足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求。 熱穩(wěn)定度校驗(yàn)計(jì)算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面式中變電所60kV側(cè)縱聯(lián)差動(dòng)保

37、護(hù)動(dòng)作時(shí)間按0.7s整定，再加上斷路器斷路時(shí)間0.2s，再加0.05s。由于母線的實(shí)際截面為，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求。（2） 10.5kV母線的選擇校驗(yàn)采用硬鋁母線LMY-3(60×6)50×5。（其選擇和計(jì)算方法同前，從略）所以電機(jī)修造廠高壓母線選擇如表3-8所示表3-8電機(jī)修造廠高壓母線選擇母線名稱母線型號(hào)規(guī)格35kV母線LMY-3(25×3)，即母線尺寸為25mm×3mm10kV母線LMY-3(60×6)50×5，即母線尺寸為60mm×6mm，中性母線尺寸為50mm×5mm3.7變電所進(jìn)出線選擇。3.

38、7.1 60kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，接往60kV公用干線。（1） 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度35，查資料，初選LJ-35，其35時(shí)>，滿足發(fā)熱條件。（2） 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表，最小允許截面，因此LJ-35滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。由于此線路很短，不需校驗(yàn)電壓損耗。3.7.2 10.5kV高壓出線的選擇（1） 饋電給1號(hào)廠房（電機(jī)修造車間）的線路采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 按發(fā)熱條件選擇由及土壤溫度20，查表，初選纜芯為的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。 校驗(yàn)電壓損耗 由電機(jī)修造廠平面圖量得變電所至一號(hào)廠房距離約100m，而表查得的鋁

39、芯電纜的（按纜芯工作溫度80計(jì)），又1號(hào)廠房的，因此按式 （3-9）滿足允許電壓損耗5的要求。 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面由于前面所選的纜芯截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此改選纜芯的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜（中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同）。（2） 饋電給2號(hào)廠房（機(jī)械加工車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（3） 饋電給3號(hào)廠房（新品試

40、制車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（4） 饋電給4號(hào)廠房（原料車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（5） 饋電給5號(hào)廠房（備件車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001&

41、#215;150的四芯電纜。（6） 饋電給6號(hào)廠房（鍛造車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（7） 饋電給7號(hào)廠房（鍋爐房）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（8） 饋電給8號(hào)廠房（空壓站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，

42、即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（9） 饋電給9號(hào)廠房（汽車庫(kù)）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（10）饋電給10號(hào)廠房（大線圈車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（11） 饋電給11號(hào)廠房（半成品試驗(yàn)站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)

43、聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（12） 饋電給12號(hào)廠房（成品試驗(yàn)站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（13） 饋電給13號(hào)廠房（加壓站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（14） 饋電

44、給14號(hào)廠房（設(shè)備處倉(cāng)庫(kù)）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。（15） 饋電給15號(hào)廠房（成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×3001×150的四芯電纜。作為備用電源的高壓線的選擇校驗(yàn)。采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，與相距約4km的某60/10.5kV變電所的10.5kV母線相聯(lián)。（1） 按發(fā)熱條件選擇工廠二

45、級(jí)負(fù)荷容量共503kVA，及室外環(huán)境溫度為35，查表，初選LJ-16，其35時(shí)的，滿足發(fā)熱條件。（2） 校驗(yàn)電壓損耗由表查得纜芯為的鋁絞線的，（按線間幾何均距0.8m計(jì)）。又，線路長(zhǎng)度按4km計(jì)，因此按式(3-9)，得滿足允許電壓損耗5的要求。（3） 短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)因?yàn)猷徑?0/10.5kV變電所電源10.5kV側(cè)的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡(luò)線的短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)計(jì)算無(wú)法進(jìn)行，只有暫缺。綜合以上所選電機(jī)修造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號(hào)規(guī)格如表3-9所示表3-9 電機(jī)修造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的型號(hào)規(guī)格線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格35kV電源進(jìn)線LJ-35鋁絞線(三相三線架空)10kV

46、高壓出線至1號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至2號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至3號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至4號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至5號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至6號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至7號(hào)廠房YJL22-10000-3×30

47、01×150四芯電纜(直埋)至8號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至9號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至10號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至11號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)10kV高壓出線至12號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至13號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋

48、)至14號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至15號(hào)廠房YJL22-10000-3×3001×150四芯電纜(直埋)至塑料制品廠3×LJ-501×LJ-35(三相四線架空)與鄰近35/10kV變電所10kV聯(lián)絡(luò)線LJ-16鋁絞線(三相三線架空)3.8變電所的防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)3.8.1 變電所的防雷保護(hù)（1） 直擊雷防護(hù)在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。由于變電所有露天配電裝置，應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包括整個(gè)變電所。按規(guī)定，獨(dú)立避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用36根長(zhǎng)2.5m、50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6