畢業(yè)設(shè)計(jì)論文10千伏變電站電氣部分的設(shè)計(jì)

1、摘 要 電力配電站是由一系列設(shè)備組成的電力系統(tǒng)，電能在其中轉(zhuǎn)換、分配、聯(lián)絡(luò)、變壓、轉(zhuǎn)換。一個(gè)配電站包括各類設(shè)備：變壓器、斷路器、負(fù)荷開關(guān)、母線、電流互感器、電壓互感器等。配電站是一種綜合設(shè)施，它可以從分支輸電網(wǎng)到初級(jí)配電網(wǎng)對(duì)電壓進(jìn)行切換和調(diào)節(jié)。最重要的是，由于配電站的存在，一部分配電站設(shè)備的損壞，或一條通向配電站的電纜切斷，都不會(huì)引起全局的供電故障。本文是對(duì)10千伏變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用經(jīng)濟(jì)及技術(shù)比較的方法來確定變電站的電氣主接線，運(yùn)用短路電流實(shí)用計(jì)算法來進(jìn)行短路電流計(jì)算。通過查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)和技術(shù)規(guī)程對(duì)主要設(shè)備和導(dǎo)體以及電氣總平面布置和高壓配電裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇。該變壓室設(shè)有

2、2臺(tái)主變壓器，采用單母線結(jié)構(gòu)及單母線分段的結(jié)構(gòu)。進(jìn)行了電氣主接線圖形式的論證、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)（包括斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器），同時(shí)介紹了繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)整定等相關(guān)方面的知識(shí)。關(guān)鍵詞：10KV變配電站 短路電流 變壓器 繼電保護(hù) ABSTRACT The electric power substation is an assembly of equipment in an electric power system through which electrical energy is passed for transmission, distribu

3、tion, interconnection, transformation, or switching. A substation includes a variety of equipment: transformers, circuit breakers, load break switch, bus-bars, current transformers, potential transformers, and so on. The distribution substation is an assemblage of equipment for purpose of switching,

4、 changing, and regulating the voltage from subtranmission to distribution. More important substations are designed so that the failure of a piece of equipment in the substation or one of the subtranmission lines to the substation will not cause an interruption of power to the load. This paper introd

5、uces the design of main electricity system about the 10KV substation，and return fish-eye an electricity lord to connect the line diagram to take into the elucidation at the same time. We utilize the means of economy and technology comparing to select main electricity connect of the 10KV substation,

6、and compute short current by the means of practical short currents compute in the design . We design and select main equipment and conductor、plant network、plan of site and high voltage distribution equipment through checking designing handbook and technical code .That transformer substation has two

7、main transformer of sets,choose single bus-bar structure.And return fish-eye an electricity lord、short current、choice and check of main equipment(include circuit breaker、load break switch、disconnect switch、current transformer、potential transformer )，introduce the relay protection and so on .Key word

8、s: 10KVdistribution substation; short current; transformers; relay protection給定條件1電源和環(huán)境條件：由西王集團(tuán)熱電廠10KV雙回路供電，正常情況下，一路工作，一路備用。，希望熱電廠10kv出線母線短路容量為200MVA，該路線路長(zhǎng)為：架空線采用高壓架空絕緣線LYJ3150mm2，長(zhǎng)度1.2KM，印制廠區(qū)北邊，然后換用YJLV22型高壓交聯(lián)聚乙烯電纜直埋至高壓配電室內(nèi)。為滿足部分二級(jí)負(fù)荷的要求，廠內(nèi)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組一臺(tái)型號(hào)為6170300GS。（設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)預(yù)留一路出線與柴油發(fā)電機(jī)組相連）。西王集團(tuán)熱電廠10KV母線的定時(shí)

9、限過電流保護(hù)裝置整定為1.2秒。酵母生產(chǎn)廠變電所內(nèi)設(shè)有兩臺(tái)變壓器，容量待選。1）濟(jì)南供電局要求在10KV電源進(jìn)線處裝設(shè)計(jì)量電費(fèi)的專用儀表，要求廠總負(fù)荷的月平均功率因數(shù)不低于0.92。2）當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?5。3）總配電所周圍無嚴(yán)重粉塵和腐蝕性氣體。 2、負(fù)荷對(duì)供電的要求：1）低壓負(fù)荷：同期系數(shù)見負(fù)荷資料2）要求總配電所設(shè)值班室。3）要求繼電保護(hù)選機(jī)電型或微機(jī)型產(chǎn)品，備用進(jìn)線處應(yīng)裝設(shè)APD裝置。4）要求低壓出線全部采用鎧裝電纜直埋。5) 要求無功功率在低壓側(cè)補(bǔ)償。 6) 所有低壓設(shè)備進(jìn)線都由總配電所低壓開關(guān)柜控制引出。7) 要求完成總配電所電器部分的設(shè)計(jì)。詳細(xì)要求見供、配電畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

10、。3、負(fù)荷資料：序號(hào)用電單位名稱設(shè)備容量需要系數(shù)KX功率因數(shù)cos計(jì)算系數(shù)tg計(jì)算負(fù)荷額定工作電流（A）工作（KW）備用（KW）有功功率P30（KW）無功功率Q30（Kvar）視在功率S30（KVA）1制冷站13320.80.80.752空壓站3800.80.80.753干燥550.80.80.754壓榨成型150.750.750.885真空包裝400.750.750.886攪拌14.50.750.750.887水泵房及水處理900.750.750.888真空過濾300。70.750.889酵母離心900。650.750.8810試驗(yàn)室200.60.750.8811照明500.850.61.3

11、312辦公樓400.60.61.3313宿舍樓1000.60.61.3314小計(jì)2361.5第一章 說明書1.1主接線1.1.1主接線方式主結(jié)線（或一次結(jié)線）是指由多種電氣設(shè)備（如各種開關(guān)電器、變壓器、互感器、避雷器、母線電力電纜和移相電容器等），依照一定順序連接而成的，接受和分配電能的電路。主接線是變配電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，主結(jié)線的確定對(duì)變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置以及供電的可靠和經(jīng)濟(jì)性有很密切的關(guān)系。對(duì)所選用的主結(jié)線，必須滿足下列要求：（1）可靠性，要盡量減少計(jì)劃外停電時(shí)間，盡量縮小事故后的影響范圍。（2）靈活性，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，滿足在調(diào)度，檢修及擴(kuò)建市的靈活性。（3）安全性，

12、保證在一切操作切換時(shí)工作人員和設(shè)備的安全，以及能在安全條件下進(jìn)行維護(hù)檢修工作。（4）經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)使主接線的初投資和年運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。 本方案根據(jù)設(shè)計(jì)課題給定的條件，10KV單電源進(jìn)線，采用高壓?jiǎn)文妇€，低壓?jiǎn)文妇€分段的主結(jié)線形式，這種結(jié)線形式供電可靠性很高。高壓一路進(jìn)線，一路保護(hù)、計(jì)量，兩路出線；低壓聯(lián)絡(luò)，以便一臺(tái)變壓器檢修時(shí)，能讓廠內(nèi)重要負(fù)荷持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。1.1.2主接線的主要電氣設(shè)備選擇高壓開關(guān)柜屬于成套配電裝置，它是由制造廠按一定的接線方式將同一回路的開關(guān)電器母線、測(cè)量?jī)x表、保護(hù)電器和輔助設(shè)備等都裝配在封閉的或不封閉的金屬柜中，成套供應(yīng)用戶。高壓側(cè)一臺(tái)避雷器柜，一臺(tái)進(jìn)線柜，一臺(tái)計(jì)量柜為，兩

13、路出線柜接變壓器；高壓開關(guān)柜均選擇KYN-10型交流金屬鎧裝移開式開關(guān)柜，這種開關(guān)柜的最大好處是柜中的高壓斷路器等主要設(shè)備是裝在可以拉出、推進(jìn)的手車上，它可以大大減少停電維修的時(shí)間，從而提高了供電的可靠性。當(dāng)斷路器故障需停電維修時(shí)，拉出需檢修的手車，推入同類型被用手車即可恢復(fù)供電，既方便又安全。本方案采用少油斷路器作為高壓開關(guān)柜的主要開關(guān)電器。少油斷路器是一種帶有滅弧裝置的開關(guān)電器，在正常工作時(shí)用來接通負(fù)荷電流，電路發(fā)生短路時(shí)用來切斷巨大的短路電流。由于采用抽屜式高壓開關(guān)柜，不需要再裝設(shè)隔離開關(guān)。低壓側(cè)兩臺(tái)進(jìn)線柜，六臺(tái)電容器柜，一臺(tái)聯(lián)絡(luò)柜，以及五臺(tái)出線柜。正常運(yùn)行時(shí)為斷開聯(lián)絡(luò)柜為斷開，以保證兩

14、臺(tái)變壓器分別帶動(dòng)兩邊負(fù)載，當(dāng)一臺(tái)變壓器損壞時(shí)，聯(lián)絡(luò)柜開關(guān)閉合，又一臺(tái)變壓器帶動(dòng)。低壓配電屏均為GCK型低壓抽出式控制中心，單元回路的電氣設(shè)備均安裝在抽出式功能單元中，當(dāng)某一單元回路發(fā)生故障時(shí)，可以立即換上備用的抽出式功能單元，保證迅速恢復(fù)供電，便于對(duì)故障回路進(jìn)行檢修，提高了供電可靠性。低壓自動(dòng)空氣開關(guān)根據(jù)回路電流選擇，進(jìn)線柜和聯(lián)絡(luò)柜采用DW10型框架式自動(dòng)開關(guān)，其余采用DZ型低壓斷路器，電流大于600A的出線選擇ME系列框架斷路器。 本設(shè)計(jì)方案為使測(cè)量?jī)x表和繼電器標(biāo)準(zhǔn)化，使測(cè)量?jī)x表和繼電器與高壓系統(tǒng)隔離，降低儀表和繼電器的絕緣水平，簡(jiǎn)化儀表構(gòu)造同時(shí)保證工作人員安全。另外，避免短路電流直接流過測(cè)

15、量?jī)x表及繼電器線圈，因此，高壓進(jìn)線柜、計(jì)費(fèi)柜、出線柜以及低壓配電柜均采用電流互感器。計(jì)費(fèi)柜含電壓互感器及電流互感器，可以同時(shí)對(duì)電壓和電流計(jì)量，所用儀表由供電局決定。1.2負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算負(fù)荷的確定 計(jì)算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個(gè)等效負(fù)荷，也就是說“計(jì)算負(fù)荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實(shí)際變動(dòng)的負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)是相等的。也可用持續(xù)時(shí)間為半小時(shí)平均有功負(fù)荷的最大值來描述“計(jì)算負(fù)荷”。計(jì)算負(fù)荷的方法有多種，本設(shè)計(jì)方案采用“需要系數(shù)法”，由設(shè)備開始依次地推計(jì)算到變壓器高壓側(cè)，用每一級(jí)的計(jì)算負(fù)荷作為選擇該級(jí)供電設(shè)備的依據(jù)。無功功率補(bǔ)償 在工廠中，吸取無功功率的用電設(shè)備比較分散，進(jìn)行個(gè)別補(bǔ)償為最

16、佳這樣不但可以減少供配電線路和變壓器中的無功電能損耗，還可以減少線路的截面及車間變壓器的容量，僅就補(bǔ)償這點(diǎn)，是比較完善的，但是其利用率低，投資大，而且是分散操作，不夠方便，有爆炸危險(xiǎn)的車間及有腐蝕性氣體的車間也不允許安裝電容器。而集中補(bǔ)償雖然不利于減少線路損耗，但能克服個(gè)別補(bǔ)償?shù)钠渌秉c(diǎn)，所以，在本方案中采用低壓集中補(bǔ)償。功率補(bǔ)償容量經(jīng)計(jì)算得出，低壓聯(lián)絡(luò)柜兩側(cè)分別為324.43KVAR。經(jīng)查閱電氣工程手冊(cè)選擇合適的補(bǔ)償柜。本方案采用低壓側(cè)集中功率補(bǔ)償。1.3短路電流計(jì)算1.3.1短路電流的計(jì)算方法 電力系統(tǒng)發(fā)生短路后將造成停電事故，嚴(yán)重的短路會(huì)影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)中個(gè)電廠之間的功率平衡

17、受到破壞。但是，短路有時(shí)是不可避免的，因此除積極設(shè)法防范可能發(fā)生短路的一切因素外，還要進(jìn)行短路計(jì)算，以便正確的選擇電氣設(shè)備，進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算，使其有足夠的動(dòng)熱穩(wěn)定性即使在發(fā)生最大的短路電流時(shí)也不至于損壞。 由于低壓側(cè)不屬于本設(shè)計(jì)范圍，變壓器采用D,yn11接線方式，因此只計(jì)算三相短路電流。 本方案采用標(biāo)么值法計(jì)算短路電流。標(biāo)么值是選定一個(gè)基準(zhǔn)值，用此基準(zhǔn)值去除與其單位相同的實(shí)際值。 計(jì)算中取Sd100MVA 變壓器標(biāo)幺值計(jì)算公式為 輸出線路標(biāo)幺值計(jì)算公式為1.3.2短路點(diǎn)的確定 本設(shè)計(jì)計(jì)算短路電流時(shí)按總配電所高壓母線側(cè)各主要開關(guān)電器動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)、母線動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)和繼電保護(hù)整定計(jì)算選二

18、處短路點(diǎn)(變壓器高壓側(cè)、低壓側(cè))進(jìn)行短路計(jì)算。K1點(diǎn)短路電流作為斷路器、電流互感器、母線、電纜動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)用，作為繼電保護(hù)整定計(jì)算用。 K2點(diǎn)短路電流折算到變壓器高壓側(cè)作為繼電保護(hù)整定計(jì)算用。1.4設(shè)備選擇、線路和計(jì)量?jī)x表的選擇1.4.1設(shè)備選擇一、設(shè)備選擇原則 在系統(tǒng)主接線、負(fù)荷計(jì)算和短路電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電氣設(shè)備選擇，在選擇時(shí)遵守了以下幾項(xiàng)原則：1、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備的額定值按額定電壓、電氣設(shè)備的額定電壓Ne應(yīng)符合電氣裝設(shè)點(diǎn)的電網(wǎng)電壓，并應(yīng)大于或等于正常時(shí)可能出現(xiàn)的最大工作電壓N，即NeN。按額定電流選擇 為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際環(huán)境溫度（） 為電氣設(shè)備額定溫度或允許的最高溫度(

19、) INe電氣設(shè)備的額定電流（） IWMAX電氣設(shè)備所在線路的最大長(zhǎng)期工作電流（）2、按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)的條件： Imax Ish imaxish式中Imax、ish制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備極限通過電流的有效值和峰值； Ish、ish電氣設(shè)備安裝處三相短路時(shí)的短路電流的有效值和沖擊值； 熱穩(wěn)定校驗(yàn)的條件： 制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備在秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流 電氣設(shè)備安裝處短路時(shí)的最大穩(wěn)態(tài)短路電流 短路電流發(fā)熱的假想時(shí)間 安裝置地點(diǎn)的三相短路條件校驗(yàn)開關(guān)電器的斷流能力 開關(guān)電器開、斷能力的校驗(yàn) IOCI0.2 IOC制造廠提供的最大開斷電流 I0.2短路后0.2s時(shí)的三相短路電流的有

20、效值 安裝置地點(diǎn)、工作環(huán)境、使用要求及供貨條件來選擇電氣設(shè)備的適當(dāng)形式。二、母線及絕緣子的選擇 1、母線按最大長(zhǎng)期工作電流選擇截面，進(jìn)行動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 選擇公式： I30該母線在電路中的計(jì)算電流 熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式： 短路發(fā)熱假想時(shí)間-保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間-斷路器的斷路時(shí)間 熱穩(wěn)定最小允許截面（mm） 熱穩(wěn)定系數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)公式： 母線材料的最大允許應(yīng)力母線通過時(shí)所受到的最大計(jì)算應(yīng)力 高、低壓母線均按照允許載流量選擇截面，查手冊(cè)得母線型號(hào)，并校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。 2、支持絕緣子和穿墻套管的選擇支持絕緣子是根據(jù)額定電壓和裝置地點(diǎn)來選擇，并校驗(yàn)短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定。穿墻套管是根據(jù)額定電壓、額定電流來選擇，

21、 按短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。3、高壓開關(guān)柜和低壓配電屏的選擇 高壓開關(guān)柜選擇KYN型交流金屬鎧裝移開式開關(guān)柜，選擇時(shí)要注意柜子的外形尺寸一致。低壓選擇GCK型低壓抽出式控制中心，選擇時(shí)根據(jù)回路電流選擇型號(hào)。4、斷路器及其他設(shè)備的選擇 高壓斷路器是高壓配電裝置中最重要的控制和保護(hù)電器，本方案選擇SN10-10型少油斷路器。少油斷路器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、可以節(jié)省大量鋼材，并且爆炸和失火的危險(xiǎn)性小。高壓斷路器及負(fù)荷開關(guān)等都需要校驗(yàn)和整定。 低壓自動(dòng)空氣開關(guān)需根據(jù)計(jì)算電流選擇型號(hào)和整定，并對(duì)過流脫扣器進(jìn)行整定。電流互感器，電壓互感器也是根據(jù)電流選擇型號(hào)、變比和準(zhǔn)確度等級(jí)，并對(duì)其動(dòng)穩(wěn)定性和熱

22、穩(wěn)定性進(jìn)行校驗(yàn)。電纜選擇計(jì)量?jī)x表按所處線路額定電壓、電流選擇。本方案只須選擇10KV出線的一段電纜。1.5總配電所布置1.5.1布置原則 總配電室的布置通常是以本配電室的最高一級(jí)電壓的配電裝置為中心，在電氣主接線的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，電氣主接線設(shè)計(jì)中所選擇的接線方式和繼電器是否合理，將通過配電裝置的運(yùn)行實(shí)踐來證明。 在總配電所布置設(shè)計(jì)中的基本原則是：1、 便于進(jìn)行維護(hù)和檢修 本設(shè)計(jì)方案，高壓開關(guān)柜為單列布置，低壓配電屏采用雙列布置，采用手車式易于檢修和維護(hù)，變壓器位于變壓器室中央，各維護(hù)通道都有足夠的寬度。值班室靠近高、低壓配電室，且有直通門。2、保證運(yùn)行維護(hù)的安全 本設(shè)計(jì)方案，選用成套的配電裝置，

23、保證了人身安全，灰塵和小動(dòng)物不易侵入，減少了故障的可能性，其連接裝置可把錯(cuò)誤操作的可能性減少到最低限度。變壓器室大門不朝陽，避免太陽直曬。選用成套開關(guān)設(shè)備對(duì)工作人員的人身安全起了一定的保證作用。變壓器室采用地坪抬高方式，地下及門下通風(fēng)，安全樓出風(fēng)，散熱條件較好。另外，變壓器室和高壓配電室分別為一、二級(jí)耐火建筑，所以比較安全。 3、節(jié)約占地面積和費(fèi)用本設(shè)計(jì)方案，總配電所結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積較小，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。4、應(yīng)適當(dāng)考慮發(fā)展本設(shè)計(jì)方案，高低壓配電室都留有適當(dāng)?shù)脑O(shè)備位置。另外，既要考慮到配電室留有擴(kuò)建的余地，又不妨礙工廠和車間的發(fā)展。布置方案 本設(shè)計(jì)方案，總配電所建筑面積196m2，設(shè)有高低壓

24、配電室、變壓器室、值班室，休息室，維修室建筑正面朝南。(1) 高壓配電室：面積51 ，高5.00m內(nèi)可單靠墻放9臺(tái)開關(guān)柜。北墻門寬1.5m，高2.5m，向外開。東墻小門寬0.9m，高2.0m，通往低壓配電室，向外開。西面墻上有1個(gè)頁窗。 建筑耐火等級(jí)為二級(jí)。頂棚和鄰近帶電部分的內(nèi)墻面應(yīng)刷白，其余部分應(yīng)抹灰刷白，地面作用水泥抹面壓光。(2)變壓器室：兩個(gè)變壓器室面積均為20.5 ，地坪抬高0.8m。變壓器窄面推進(jìn)。北門寬2.3米，高2米，向外開。 變壓器室為一級(jí)耐火建筑。(3)低壓配電室：面積51 ，高5.0m。內(nèi)部可單列放置GCK型低壓配電屏11個(gè)，正面維護(hù)通道為2.8m，背面維護(hù)通道為1.5

25、m；東墻有一個(gè)距地1.4m，寬1.5m的窗。南墻有一個(gè)寬1.2m，高2.5m的門，向外開，與值班室相連；西墻有一個(gè)寬0.9m，高2.0m的門，通往高壓配電室。 建筑耐火等級(jí)為二級(jí)。(4)值班室：面積18 ，北面有一寬1.2m，高2m的門，通往低壓配電室；西面有一寬1.2m，高2m的門，通往休息室；南面有一寬1.2m，高2m的門，并有一離地高1.4m，寬1.5m的窗戶一個(gè)。(5)休息室：面積18.7 ，東面有一寬1.2m，高2m的門，通往值班室；西面有一個(gè)離地高1.4m，寬1.5m的窗戶。(6)工具室：面積16 南面有一寬1.2m，高2m的門，向外開。 高壓配電室電源進(jìn)線一路為架空進(jìn)線，一路為電

26、纜進(jìn)線。電纜出線至變壓器室。變壓器室至低壓配電室用低壓母線，穿墻和安裝在低壓配電室墻上的自動(dòng)空氣開關(guān)相連。變壓器前0.5m處設(shè)有柵欄。1.6繼電保護(hù)繼電保護(hù)的任務(wù)和要求 在供電系統(tǒng)中，由于多種原因， 可能發(fā)生各種故障和不正常工作狀態(tài)，其中，最嚴(yán)重和最常見的故障是短路。巨大的短路電流將給供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和人身安全帶來極大的危害和威脅。供電系統(tǒng)發(fā)生故障，必需迅速切除，以減小事故范圍，保證系統(tǒng)無故障部分繼續(xù)正常運(yùn)行； 而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，要給值班人員發(fā)出信號(hào)，使值班人員及時(shí)進(jìn)行處理，以免引起設(shè)備故障，這就是本供電系統(tǒng)繼電保護(hù)所承擔(dān)的任務(wù)。 繼電保護(hù)裝置是能反應(yīng)電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常工

27、作狀態(tài)而動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置。它由各種繼電器組成。 繼電保護(hù)裝置按其所承擔(dān)的任務(wù)，必須滿足以下四個(gè)基本要求：1、選擇性：當(dāng)供電系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置只將故障部分切除，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。2、快速性：快速切除故障，可以減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備的破壞程度；減小對(duì)用戶的影響。3、靈敏性：對(duì)被保護(hù)電氣設(shè)備可能發(fā)生故障和不正常工作方式的反應(yīng)能力。4、可靠性：要求保護(hù)裝置動(dòng)作可靠，在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，不拒絕動(dòng)作， 而在不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，不會(huì)誤動(dòng)作。 高壓線路保護(hù)一、過電流保護(hù)1、過流保護(hù)原理 本設(shè)計(jì)方案采用兩相不完全星形接線的定時(shí)限過電流保護(hù)。原理接線圖見附圖GML-08。圖中KA1-5為電

28、流繼電器，作為保護(hù)的啟動(dòng)元件；QF是斷路器的輔助觸點(diǎn)，TA1、TA2是裝于線路A相和C相的電流互感器。當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生短路時(shí)，流過線路的電流劇增，當(dāng)電流增加到電流繼電器的整定值時(shí)，繼電器瞬時(shí)動(dòng)作，觸點(diǎn)打開，斷路器QF的跳閘線圈YR通電，于是斷路器跳閘，將故障切除。故障切除后，自動(dòng)復(fù)歸。2、整定計(jì)算整定原則：躲過線路的最大負(fù)荷電流IL.max。返回電流應(yīng)大于最大負(fù)荷電流。 動(dòng)作電流（Iop。1）躲過線路上的最大電流IL。max（I30）。 返回電流（Ine。1）躲過線路上的最大負(fù)荷電流IL。max（I30）。 動(dòng)作電流整定公式： Krel：可靠系數(shù)，DL：取1.2，GL：取1.3。 Kw：接線系

29、數(shù)，取1。 Kst：起動(dòng)系數(shù)，取1.5-2.5。 Kre：返回系數(shù)，DL：0.85，GL：0.8。 Ki：電流互感器變比。靈敏度校驗(yàn)：安保護(hù)區(qū)末端最小兩相短路電流IKmin（2）校驗(yàn)。提高靈敏度措施：采用地電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)。低電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過正常最低的工作電壓整定。二、電流速斷保護(hù) 本設(shè)計(jì)方案采用定時(shí)限過電流保護(hù)和電壓、電流聯(lián)鎖保護(hù)。 動(dòng)作電流整定計(jì)算：<原則：按躲過被保護(hù)線路末端短路時(shí)的最大短路電流來整定> 公式： Iqb：電流繼電器的動(dòng)作電流。 Krel：可靠系數(shù)；DL取1.2-1.3，GL取1.4-1.5。 IK1max：最大運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端短路時(shí)的最大

30、短路電流校驗(yàn)：按保護(hù)裝置安裝處最小兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。 Ks=I Kmin（2）/Iqb。1=Kw*IKmin（2）/（Ki*Iqb）1.25-1.5。由于過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)不滿足要求，故采用電壓、電流聯(lián)鎖保護(hù)，提高靈敏度。變壓器保護(hù)根據(jù)已知條件選擇變壓器容量為1250KVA，因此對(duì)變壓器的保護(hù)有瓦斯保護(hù)、定時(shí)限過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、溫度信號(hào)。保護(hù)原理：1、變壓器過負(fù)荷保護(hù)是反應(yīng)變壓器正常運(yùn)行時(shí)的過載情況，一般僅僅動(dòng)作于延時(shí)報(bào)警信號(hào)。變壓器的過負(fù)荷電流多為三相對(duì)稱， 因此過負(fù)荷保護(hù)只需要在一相上安裝一個(gè)電流繼電器。2、過電流保護(hù) 其保護(hù)原理與線路過電流保護(hù)完全相同

31、。 整定計(jì)算動(dòng)作電流整定公式3、變壓器速斷保護(hù) 其基本原理與線路速斷保護(hù)的原理基本一致，只是速斷保護(hù)動(dòng)作后，無延時(shí)的斷開變壓器兩側(cè)的短路器。 整定計(jì)算： 動(dòng)作電流整定公式 4、瓦斯保護(hù) （1）瓦斯保護(hù)的原理 當(dāng)變壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)，瓦斯繼電器KG的上接點(diǎn)閉合，作用于報(bào)警信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，KG的下接點(diǎn)閉合，通常是經(jīng)過中間繼電器KM作用于跳閘，同時(shí)發(fā)重瓦斯信號(hào)。 （2）瓦斯保護(hù)整定重瓦斯保護(hù)整定 瓦斯繼電器流速整定在0.8m/s輕瓦斯保護(hù)整定 瓦斯繼電器動(dòng)作容積整定為過負(fù)荷保護(hù)。1.7配電所接地和防雷一、接地的目的和作用 電力系統(tǒng)有兩種接地方式，即中性點(diǎn)直接接地，稱為大接地電流系統(tǒng)

32、，一類是中性點(diǎn)不接地(或經(jīng)消弧線圈接地)，稱為小接地電流系統(tǒng)。 本課題10KV高壓系統(tǒng)為小接地電流系統(tǒng)。 為了防止本系統(tǒng)的10/0.4KV變壓器一次，二次繞組絕緣有可能損壞，而受觸電危險(xiǎn)，因此，變壓器采取中性點(diǎn)接地，即工作接地。 在中性點(diǎn)對(duì)地絕緣的電網(wǎng)中，帶電部分意外碰殼時(shí)，接地電流將通過接通碰殼設(shè)備的人體和電網(wǎng)與大地間的電容構(gòu)成回路，流過故障點(diǎn)的接地電流主要是電容電流，在一般情況下，此電流是不大的，但是如果電網(wǎng)分布很廣，或者電網(wǎng)絕緣強(qiáng)度下降，這個(gè)電流就有可能達(dá)到危險(xiǎn)的程度，這就有必要采取安全措施了。因此，采取將電氣設(shè)備的不帶電金屬部分(支架外殼)接地，即保護(hù)接地。 本設(shè)計(jì)方案確定，高壓開關(guān)柜

33、、補(bǔ)償電容器、低壓配電屏保護(hù)接地，變壓器采用工作接地。二、接地裝置的確定 接地電流通過接地體向地中作半球形擴(kuò)散，靠近接地體處面積小，電阻大，距離接地體愈遠(yuǎn)，面積愈大，電阻愈小，測(cè)驗(yàn)證明，在距離2.5米長(zhǎng)的接地體20米以外的地方呈零電位。稱為“地”。本方案采用垂直和水平接地體聯(lián)合組成喚醒接地裝置；為了減小接觸電壓和跨步電壓，應(yīng)使用保護(hù)區(qū)內(nèi)的電位分布盡可能均勻，采用有均壓帶的環(huán)形接地網(wǎng)。本方案以的鋼管作為垂直接地體，采用扁鋼作為水平接地體，接地線采用相應(yīng)截面的鋼線；管頂距離地面0.7m，扁鋼在距離地面0.75m處，水平敷設(shè)，與鋼管用電焊或氣焊牢固的連接，圍繞變電所周圍敷設(shè)；高壓配電室和低壓配電室分

34、別有兩處和接地體連接，變壓器室有一處和接地體連接；另外，高壓配電室、低壓配電室和變壓器室在室內(nèi)用扁鋼聯(lián)成一體。為降低接地體屏蔽作用，兩垂直接地體間的電氣距離不應(yīng)小于；接地體與建筑物的距離一般不小于；與門及人行道的距離不應(yīng)小于；與獨(dú)立避雷針接地體地中的距離不應(yīng)小于?？紤]到冬季凍土層對(duì)散流接地電阻的影響，垂直接地體頂端距地面一般為，水平均壓帶距離一般不小于五米。接地網(wǎng)距建筑物兩米。 高壓開關(guān)柜、補(bǔ)償電容器和低壓配電屏的外殼與底座角鐵用螺絲牢固連接，外引接地線和變電所內(nèi)各接地裝置的接地聯(lián)絡(luò)線和底座角鐵連接，變壓器的工作接地由中性點(diǎn)引下。接地電阻計(jì)算按滿足高壓小接地系統(tǒng)的保護(hù)接地和低壓電氣設(shè)備的保護(hù)接

35、地、工作接地電阻計(jì)算。第二章 計(jì)算書 2.1負(fù)荷計(jì)算 序號(hào)用電單位名稱設(shè)備容量需要系數(shù)KX功率因數(shù)cos計(jì)算系數(shù)tg計(jì)算負(fù)荷額定工作電流（A）工作（KW）備用（KW）有功功率P30（KW）無功功率Q30（Kvar）視在功率S30（KVA）1制冷站13320.80.80.751065.6799.213322073.762空壓站3800.80.80.75304228380577.353干燥550.80.80.7544335583.564壓榨成型150.750.750.8811.259.91522.795真空包裝400.750.750.883026.44060.776攪拌14.50.750.750.

36、8810.8759.5714.522.037水泵房及水處理900.750.750.8867.559.490136.748真空過濾300。70.750.882118.482842.549酵母離心900。650.750.8858.551.4878118.5110試驗(yàn)室200.60.750.881210.561624.3111照明500.850.61.3342.556.52570.83107.6212辦公樓400.60.61.332431.924060.7713宿舍樓1000.60.61.336079.8100151.9314小計(jì)2361.51751.231414.242159.33151.931、

37、 1#變壓器所帶負(fù)荷： =975.03KW (K同期系數(shù)，K=0.87) =737.51Kvar=1222.54KVA2、2#變壓器所帶負(fù)荷： 548.54KW492.88Kvar=737.45KVA3、電容器補(bǔ)償計(jì)算 1）1#變壓器cos=0.78<0.92 取cos=0.93無功補(bǔ)償： =975.03(0.8-0.4)=390.01kvar補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷：=1035.1KVA變壓器損耗：=15.53KW=62.11Kvar1#變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷:=990.56KW=409.61 Kvar=1071.91KVAcos=0.9240.9滿足全廠總負(fù)荷的月平均率因數(shù)不低于0.92。2

38、）2#變壓器cos=0.74<0.92 取cos=0.94無功補(bǔ)償： = 548.54*(0.91-0.36)= 301.697kvar補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷：=580.9KVA變壓器損耗：=8.71KW=34.85kvar變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷:=557.25KW=226.04 Kvar=601.35KVAcos=0.927 0.92滿足全廠總負(fù)荷的月平均率因數(shù)不低于0.92。3）變壓器的選擇1#變壓器經(jīng)補(bǔ)償后的視在功率S=1071.9KVA,考慮到安裝點(diǎn)平均氣溫相對(duì)于20每升高一度，變壓器容量相應(yīng)的減少1%，當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁貫?5所以初選變壓器的容量為1600KVA=1360KVA加上考

39、慮到室內(nèi)散熱條件差，室內(nèi)變壓器的溫度要比外界高出8，所以容量要相應(yīng)減少8%，S=13600.92=1251KVA考慮到為發(fā)展需求留有一定的空間，所以選擇容量為1600KVA滿足要求.查工廠供電附錄表5-1選擇變壓器:S9-1600/10型油式變壓器；阻抗電壓Uk%=6；外形尺寸：2370×1892×2719mm ；滾輪間距：E=1070mm 。同理2#變壓器也選擇同樣的型號(hào)，2#變壓器的計(jì)算負(fù)荷小，所以在2#變壓器處裝備用出線。2.2短路電流計(jì)算 則系統(tǒng)原理圖及參數(shù)為如下： 作計(jì)算等值電路圖： 選擇基準(zhǔn)值：=100MVA , =10.5KV計(jì)算短路回路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值：

40、（1）電力系統(tǒng)：由已知進(jìn)線容量為200MVA得Soc=200MVA=0.5（2）架空線路： =0.35/KM （工廠供電P58）=0.38（3）電力變壓器：=3.13K-1點(diǎn)短路：=10.5KV , =5.5KA =0.5+0.38=0.88 =6.25KA =15.94KA =9.44KA =113.6MVAK-2點(diǎn)短路：=0.4KV , =144KA =0.5+0.38+3.13=4.01 =35.91KA =66.07KA =39.147KA =24.94MVA2.3設(shè)備的選擇計(jì)算及校驗(yàn)2.3.1高壓設(shè)備 一、高壓母線的選擇1、高壓母線按工作電流選擇母線截面：變壓器型號(hào)為S9-1250/

41、10：=92.49A =184.97A 查工廠配電設(shè)計(jì)手冊(cè)P299 初選矩形鋁母線LMY-30*4型 ，當(dāng)前最熱月平均最高氣溫為35,因變壓器在市內(nèi)最高溫度加5：1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 查工廠供電（第66頁）得：硬鋁=70Mpa根據(jù)高壓開關(guān)柜型號(hào)：取L=0.8m,a=0.4m,豎直放置（b=4mm,h=30mm）,跨距數(shù)大于2。 =10.882 , 取K=1 =88N m³=88Mpa70Mpa不滿足動(dòng)穩(wěn)定 在原來每?jī)蓹n之間加一排絕緣子。=44Mpa熱穩(wěn)定校驗(yàn)：,2)熱穩(wěn)定校驗(yàn)查工廠供電附表7：鋁母線熱穩(wěn)定系數(shù)C=87 =1.2+0.2+0.05=1.45s =86.5mm² 所

42、選母線的截面 A=30*4=120 滿足熱穩(wěn)定2、架空線戶外支持絕緣子：ZN400-10Y型 =66.5N 校驗(yàn)：=1.4×66.5=93.1N滿足要求3、戶內(nèi)鋁導(dǎo)線穿墻套管：=10KV = 選擇CL40010/200型 校驗(yàn)： 動(dòng)穩(wěn)定： 滿足要求 熱穩(wěn)定：=1.45 滿足要求 二、電纜的選擇 1）高壓出線到變壓器電纜的選擇按允許通過最大負(fù)荷電流選擇截面：A查工廠配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第298頁）表9-26， 選YJLV-10型交聯(lián)聚乙烯絕緣（鋁）電力電纜 ，直埋敷設(shè)。導(dǎo)線截面：25mm2 長(zhǎng)期允許載流量：=117A 。 三、電流互感器的選擇及校驗(yàn)查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本）（第161頁

43、）：選LDJ-10型電流互感器1、 進(jìn)線：=10KV =92.49A=（1.21.5）2=221.96277.46A取=250A選擇變比為：250/5 ；準(zhǔn)確度等級(jí)為：1級(jí)/B。1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本）（第162頁）得：=50KA=15.94KA滿足動(dòng)穩(wěn)定2)熱穩(wěn)定校驗(yàn): 查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本）（第162頁）得：t=2s,=20KA =5.32KA 5.32KA滿足熱穩(wěn)定2、出線：=10KV =92.49A=(1.21.5)×=110.98138.73A選擇變比為：150/5；準(zhǔn)確度等級(jí)為：1級(jí)/B1)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：=15.94KA查工廠常用電氣設(shè)備手

44、冊(cè)（補(bǔ)充本）（第162頁）得：=40KA15.94KA滿足動(dòng)穩(wěn)定2)熱穩(wěn)定校驗(yàn): 查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本）（第162頁）得：t=2s,=16KA =5.32KA 5.32KA滿足熱穩(wěn)定3、計(jì)費(fèi)：=10KV =92.49A=(1.21.5) ×2=221.96277.46A取=250A選擇變比為：250/5 ；準(zhǔn)確度等級(jí)為：0.5級(jí)/1級(jí)。熱穩(wěn)定校驗(yàn): =5.32KA查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本）（第162頁）得：t=2s,=20KA 5.32KA滿足熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：=15.94KA查工廠供電附表4-9得：=50KA15.94KA滿足動(dòng)穩(wěn)定四、電壓互感器的選擇查工廠常用電氣

45、設(shè)備手冊(cè)上冊(cè)（第159頁）：選JDZ6-10型1000/100電壓互感器準(zhǔn)確度等級(jí)：計(jì)費(fèi)選0.5級(jí)，避雷選1級(jí)。五、其他設(shè)備的選擇1、負(fù)荷開關(guān)(QL)：查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)上冊(cè)（第259頁）選型戶內(nèi)壓氣式高壓負(fù)荷開關(guān)； =10KV =400A極限通過電流峰值： 25KA；5秒熱穩(wěn)定電流峰值： 8.5KA；配用操作機(jī)構(gòu)型號(hào) CS4，CS4-T；校驗(yàn) :(1)動(dòng)穩(wěn)定：=19.54KA (2)熱穩(wěn)定： =3.37KA8.5KA 滿足要求。2、避雷器：查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)上冊(cè)（第347頁）選FS2-10型配電用閥式避雷器；2、 熔斷器：設(shè)計(jì)的電路中只有電壓互感器保護(hù)選擇熔斷器，查工廠常用電氣設(shè)備手

46、冊(cè)上冊(cè)（第288頁）選RN2-10型戶內(nèi)高壓熔斷器；4、斷路器：進(jìn)線柜中的斷路器KA MVA 查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)上冊(cè)（第240頁） 選SN10-10I/630-16型高壓少油斷路器。 短路發(fā)熱假想時(shí)間-保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間-斷路器的斷路時(shí)間 滿足要求 六、高壓開關(guān)柜的選擇查工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本）（第298頁）選KYN-10型交流金屬鎧裝移開式開關(guān)柜。避雷器柜：選KYN-10-45型 ，外形尺寸：800×1500×2200mm進(jìn)線柜：選KYN-10-04型 , 外形尺寸：800×1650×2200mm 計(jì)費(fèi)柜：選KYN-10-17（改）型 , 外形

47、尺寸：800×1500×2200mm出線柜：選KYN-10-02型 , 外形尺寸：800×1500×2200mm2.3.2低壓設(shè)備一、低壓母線的選擇 按發(fā)熱選擇母線： 因兩臺(tái)變壓器的型號(hào)容量都一樣，容量為1600KVA，平時(shí)兩臺(tái)變壓器分開運(yùn)行，所以計(jì)算負(fù)荷用一臺(tái)變壓器的算。=2438.95A 當(dāng)前最熱月平均最高氣溫為35,因變壓器在室內(nèi)，其最高溫度加5：2964.57A查工廠配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第300頁）得：選矩形銅母線TMY*2 型 100mm*8mm ,=3060A動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 查工廠供電（第66頁）得：硬銅=140Mpa根據(jù)已選抵押開關(guān)柜類型GCK1-

48、10最大跨距為1000mm,能滿足最大跨距就能滿足其它情況。 取L=1000mm,a=200mm,豎立放置（b=16mm,h=100mm）,跨距數(shù)大于2。 =1.592 , b/h=16/100<1 查老工廠供電圖3-31：取K=1.04 m³=88.52MPa137Mpa滿足動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定校驗(yàn)：,查工廠供電附表7：C=171 1.45s =252.87mm²A=1600mm²滿足熱穩(wěn)定二、零母線的選擇 選矩形銅母線TMY 100mm×8mm型三、補(bǔ)償電容柜的選擇及其電流互感器的選擇 根據(jù)補(bǔ)償容量來選1#變壓器的補(bǔ)償容量為2#變壓器的補(bǔ)償容量為 電容

49、補(bǔ)償柜 GCK1-01的補(bǔ)償容量為120kvar， 182.32A 電容補(bǔ)償柜GCK1-02的補(bǔ)償容量為120kvar ， 364.65A所以1#變壓器的補(bǔ)償電流=182.32+364.65=729.3A2#變壓器的補(bǔ)償電流=2*364.65=911.63A1#變壓器選LMZ1-0.5-1250/5型電流互感器2#變壓器選LMZ1-0.5-1000/5型電流互感器四、低壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn)根據(jù)計(jì)算出的低壓設(shè)備的工作電流和低壓短路時(shí)的短路電流，查現(xiàn)代工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)可得下表序號(hào)低壓用電單位名稱低壓抽屜電流互感器斷路器備注1制冷站GCK1-07-BGCK1-07-CLMZ1-0.5-1500

50、/5LMZ1-0.5-1250/5ME-1600ME-12502空壓站GCK1-07-GLMZ1-0.5-750/5DWX15C-6303干燥GCK1-11-CLMZ1-0.5-100/5DZ20J-2004壓榨成型GCK1-11-DLMZ1-0.5-50/5QSA-635真空包裝GCK1-11-CLMZ1-0.5-100/5DZ20J-2006攪拌GCK1-11-ALMZ1-0.5-50/5DZ20J-1007水泵房及水處理GCK1-11-CLMZ1-0.5-200/5DZ20J-2008真空過濾GCK1-11-ELMZ1-0.5-75/5QSA-1259酵母離心GCK1-11-CLMZ1-0.5-150/5DZ20J-20010試驗(yàn)室GCK1-20-ELMZ1-0.5-50/5QSA-12511照明GCK1-20-FLMZ1-0.5-150/5QSA-16012辦公樓GCK1-20-ELMZ1-0.5-100/5