小型工廠(chǎng)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1、小型工廠(chǎng)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 第一章緒論 第一節(jié)工廠(chǎng)供電意義和要求 在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，電能扮演著極其重要的角色。電能與其他形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。做好電能輸送和分配這項(xiàng)任務(wù)，不僅可以節(jié)約成本，而且還可以提高經(jīng)濟(jì)效益，提高生產(chǎn)效率。電能是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，沒(méi)有了電能，就沒(méi)有可能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化進(jìn)程?，F(xiàn)代社會(huì)的各個(gè)方面都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題或停止工作，將會(huì)給用電用戶(hù)帶來(lái)嚴(yán)重的影響，甚至造成傷害。 所以設(shè)計(jì)出安全有效的工廠(chǎng)供電與配電方案有利于擴(kuò)大工廠(chǎng)的生產(chǎn)能力，減少支出，提高工廠(chǎng)效益， 加快工廠(chǎng)的發(fā)展具有重要的意義。 止匕外， 還有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高， 加快現(xiàn)代化進(jìn)程

2、， 為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。因而從各個(gè)方面來(lái)講，做好工廠(chǎng)供配電工作都十分重要。 為了使工業(yè)生產(chǎn)和生活有序的進(jìn)行下去，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)電能的要求，工廠(chǎng)供配電工作必須做到以下幾點(diǎn)：安全可靠?jī)?yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì) 第二節(jié)本廠(chǎng)的基本概況及設(shè)計(jì)要求 、生產(chǎn)任務(wù)及車(chē)間組成 表1.1生產(chǎn)規(guī)模及車(chē)間組成 生產(chǎn)規(guī)模（萬(wàn)噸） 產(chǎn)品規(guī)格 主要車(chē)間 輔助車(chē)間及其它設(shè)施 塑料制品 薄膜、 單絲、管材、等制 品 薄 膜 車(chē) 間單 絲 車(chē) 間管 材 車(chē) 間注射車(chē)間 原料庫(kù)、成品庫(kù)、包裝材料庫(kù)、注塑車(chē)間、備料復(fù)制車(chē)間、鍛工車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)修模具車(chē)間、鍋爐房、等辦公樓等。 二、負(fù)荷性質(zhì)及負(fù)荷情況 根據(jù)本工廠(chǎng)的實(shí)際情況，得出結(jié)論：生產(chǎn)車(chē)間為三班

3、制，其余的為單班或兩班制。該廠(chǎng)全年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000小時(shí)，屬于三級(jí)負(fù)荷。 全廠(chǎng)包涵5個(gè)車(chē)間變電所， 每個(gè)車(chē)間包涵其獨(dú)立的用電設(shè)備， 全廠(chǎng)總的有功功率為2610kW,全廠(chǎng)總的無(wú)功功率為Q30339317kvar,全廠(chǎng)總的視在功率為S30398858kVA。 三、供電需求 本工廠(chǎng)從位于該廠(chǎng)南側(cè)1公里的某變電所取得10千伏架空線(xiàn)路的電源。 變電所的整定時(shí)間為2秒，本廠(chǎng)配電所應(yīng)不大于1.3秒。 在總配變電所10千伏側(cè)計(jì)量。 要求本廠(chǎng)的功率因數(shù)值在0.9以上。 供電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)： 變電所提供的電源系統(tǒng)為無(wú)限大，母線(xiàn)上的電壓為10千伏，發(fā)生短路時(shí)，容量為 200兆伏安。供電系統(tǒng)如圖1.1所示。

4、;1QK誨旗7 七架空蜿蹄 - 1 占 本廠(chǎng)總配耍電所叫設(shè)計(jì)） 圖 1.1 供電系統(tǒng)圖 四、本廠(chǎng)自然條件 1、氣象條件 最高溫度為350Co 土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為20 C 年雷暴日為30天。 土壤凍結(jié)深度為1.10米。 主導(dǎo)風(fēng)向夏季為南風(fēng)。 2、地質(zhì)及水文條件 地表平坦，土壤的成分為極土，厚1.67米 地下水位一般為0.7米。 一 地耐壓力為20噸/平方米。 第三節(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹了安全有效的供電與配電對(duì)工廠(chǎng)的意義，一個(gè)合理的工廠(chǎng)電力 系統(tǒng)所具備的要求，所要設(shè)計(jì)工廠(chǎng)的基本狀況：該廠(chǎng)生產(chǎn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)產(chǎn)品需要的車(chē)間以及車(chē)間的設(shè)備，按照負(fù)荷對(duì)供電的要求劃分級(jí)別，與當(dāng)?shù)氐挠?/p>

5、電部門(mén)達(dá)成的供電協(xié)議以及工廠(chǎng)的自然條件。第二章負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率 第一節(jié)供電電壓的選擇 選擇工廠(chǎng)供電電壓時(shí)主要考慮以下幾個(gè)因素：供電電壓等級(jí)、工廠(chǎng)用電設(shè)備的容量、電壓和供電距離。配送路線(xiàn)長(zhǎng)度和配送容量在一定的情況下，供電電壓與線(xiàn)路的電流成反相關(guān)，利用這一特點(diǎn)，可以降低線(xiàn)路投資和金屬的消耗，如表2.1所示 表 2.1 各級(jí)線(xiàn)路合理的輸送功率和輸送距離 線(xiàn)路電壓/kV 線(xiàn)路結(jié)構(gòu) 輸送功率/kW 輸送距離/km 0.38 架空線(xiàn) 100 0.25 0.38 電纜 175 0.35 6 架空線(xiàn)lir幺首 1000 10 6 電視 3000 8 架空線(xiàn) 10 電纜 2000 620 10 架空線(xiàn) 500

6、0 0.9,因此在配電所進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后的功率因 數(shù)應(yīng)略高于0.9,這里取cos9=0.92。 要使功率因數(shù)由0.589提高到0.92,需要裝設(shè)的補(bǔ)償裝置容量為 QC2349(tanarccos0.589tanarccos0.92)kvar2222.15kvar 取QC=2400kvar 這就是配電所母線(xiàn)上所需補(bǔ)償裝置的容量。 三、補(bǔ)償裝置選擇 常用的對(duì)無(wú)功功率因數(shù)進(jìn)行提高的裝置都是直接或間接并接于變配電所的 母線(xiàn)上。下面介紹常用的三種補(bǔ)償裝置，如表2.3所示 表 2.3 三種補(bǔ)償裝置的比較 補(bǔ)償裝置名稱(chēng) 工作原理 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 同步調(diào)相機(jī) 和同步電動(dòng)機(jī)在空載運(yùn)行條件下過(guò)勵(lì)磁時(shí)運(yùn)行的情況一樣，將會(huì)

7、提高系統(tǒng)的電壓4。 可以根據(jù)實(shí)際情況改變無(wú)功功率， 實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)。 遇到系統(tǒng)故障， 系統(tǒng)的電壓不僅能調(diào)整， 而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性將會(huì)提高 運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，有功功率損耗較大，即使調(diào)相機(jī)的容量小，但每千伏安容量的資耗也比較大。 靜止補(bǔ)償器 由可倜電抗和電力電容器兩部分組成。電容器發(fā)出無(wú)功功率，電抗器吸收無(wú)功功率，要調(diào)節(jié)尢功功率的大小和方向，可用電抗器和電容器進(jìn)行調(diào)節(jié)4。 一種動(dòng)態(tài)尢功功率補(bǔ)償裝置，具有技術(shù)先進(jìn)、調(diào)節(jié)性能、使用方便 設(shè)備造價(jià)太高 電力電容器 在變電所母線(xiàn)上可接成三角形聯(lián)結(jié)和星形聯(lián)結(jié)，它所提供的無(wú)功功率值與所節(jié)點(diǎn)的電壓成正比4。 裝設(shè)容量不受限制， 運(yùn)行時(shí)功率損耗較小 因此相比較以上三種無(wú)

8、功補(bǔ)償裝置后，無(wú)功補(bǔ)償裝置可選用并聯(lián)電容器。 本次設(shè)計(jì)選用BWF10.5-100-1W型的電容器，具額定容量為100kvar,額定電壓 為10.5kV,額定電容為2.89uF,相數(shù)為1。由此得出電容器的個(gè)數(shù)： nQJq2400/10024cc 第四節(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹了負(fù)荷計(jì)算是如何定義，負(fù)荷計(jì)算是怎么樣進(jìn)行演算的，根據(jù)負(fù)荷計(jì)算的方法，對(duì)本工廠(chǎng)的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行應(yīng)有的計(jì)算，并用表格的形式繪制出來(lái)。另一方面介紹了無(wú)功補(bǔ)償?shù)母拍罴耙饬x，常用的進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置類(lèi)型，通過(guò)計(jì)算得出本次設(shè)計(jì)需要的補(bǔ)償?shù)娜萘亢脱b置。 第三章總配電所設(shè)計(jì) 第一節(jié)配電所的位置及型式 一、所址選擇的一般原則 盡可能靠近設(shè)備中心

9、，有利于節(jié)約成本，避免原材料的浪費(fèi)。 方便進(jìn)出線(xiàn)，主要的是架空進(jìn)出線(xiàn)方便。 盡可能接近電源側(cè)，尤其是總降壓變電所和高壓配電所。 方便設(shè)備的運(yùn)輸，更需要注意運(yùn)輸高低壓成套配電裝置。 如果配電所所在地區(qū)天氣較熱或可能發(fā)生地震，要做好預(yù)防措施。 如果配電所所在地區(qū)存有沙塵或有腐蝕性氣體，做好預(yù)防工作 二、總體布置要求 配電所的總體布置是否合理關(guān)系到工廠(chǎng)生產(chǎn)和安全的問(wèn)題。如果處理不當(dāng),會(huì)降低工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率，甚至帶來(lái)巨大的危害。對(duì)總體布置有五個(gè)原則： 當(dāng)設(shè)備遇到故障需要進(jìn)行維修時(shí)，能夠方便人員操作。 配電所的布置能使工廠(chǎng)的設(shè)備有效的運(yùn)行，擴(kuò)大工廠(chǎng)的生產(chǎn)能力。 配電所要便于線(xiàn)路的布置，進(jìn)出線(xiàn)路要方便于人員

10、架設(shè)。 盡量避免土地浪費(fèi)，減少用于建筑的費(fèi)用，提高工廠(chǎng)的效益 能夠滿(mǎn)足工廠(chǎng)發(fā)展對(duì)電能的需求，適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展。 三、配電所平面布置圖 L L衛(wèi)生間衛(wèi)生間 1-畫(huà)壓電容器柜 2-七客翡放電相 府壓由客抬府壓由客抬空空 第二節(jié)主接線(xiàn)方案 一、主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則及基本要求 1、電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則 變電所在電力系統(tǒng)的作用非常重要， 首先考慮的是該系統(tǒng)能否安全運(yùn)行， 然后考慮的是建設(shè)的范圍，容量的大小，電壓等級(jí)等條件，最后考慮的是經(jīng)濟(jì)性和方便程度。 2、對(duì)主接線(xiàn)的基本要求 安全性 能夠達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，保障人身安全和設(shè)備安全50 可靠性 滿(mǎn)足工廠(chǎng)里面的設(shè)備對(duì)電能的需求，特別是對(duì)電能要求較高的設(shè)備。 靈活性

11、接線(xiàn)方式具有操作簡(jiǎn)單，檢修方便。 經(jīng)濟(jì)性 主接線(xiàn)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，成本少，節(jié)約資源。 二、電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì) 關(guān)于電氣主接線(xiàn)主要有單母線(xiàn)分段和單母線(xiàn)兩種60 然而選擇哪一種接線(xiàn)方式 是由電壓高低和線(xiàn)路走向共同決定的。下面采用表格的形式進(jìn)行對(duì)比，如表3.1所示 表 3.1 單母線(xiàn)和單母線(xiàn)分段 兩種接線(xiàn)方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 單母線(xiàn)接線(xiàn) 接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，操作方便，所用設(shè)備比較少，投資少 母線(xiàn)發(fā)生短路，會(huì)造成全部短路，如要檢修，該回路必須停電 單母分段接線(xiàn) 接線(xiàn)簡(jiǎn)單，設(shè)備少，操作方便，減 少母線(xiàn)故障影響范圍 相比較來(lái)百，要好一些 根據(jù)本廠(chǎng)的實(shí)際情況，采用單母線(xiàn)分段，其接線(xiàn)方式如圖 LOKV 3.2 圖 3.2 單

12、母線(xiàn)分段的接線(xiàn)方式 該配電所有兩條10kV的電路進(jìn)線(xiàn)來(lái)作為供電電源。一條是架空線(xiàn)，另一條是電纜線(xiàn)。其中架空線(xiàn)路取自110/10kV變電所，位于該廠(chǎng)南側(cè)1公里處。而電纜線(xiàn)是當(dāng)作備用電源，取自附近單位的聯(lián)絡(luò)線(xiàn)，以防萬(wàn)一。 一、產(chǎn)生短路電流的原因及危害 1、短路的原因 雖然工廠(chǎng)要求安全地對(duì)設(shè)備提供電能，但是出現(xiàn)故障就會(huì)使設(shè)備停止運(yùn)行，影響工廠(chǎng)的生產(chǎn)。短路屬于常見(jiàn)的故障，短路是指本應(yīng)該有差異的導(dǎo)電部分經(jīng)低阻相接不存在電位差。 造成短路的主要原因：有帶電設(shè)備的絕緣工作沒(méi)做好，違反規(guī)定的操作，動(dòng) 物對(duì)線(xiàn)路的破壞等。 2、短路的危害 在發(fā)生短路后，產(chǎn)生很大的短路電流會(huì)出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，電流過(guò)大超過(guò)設(shè)備承受的

13、最大電流會(huì)使設(shè)備損壞，甚至發(fā)生火災(zāi)，另外短路會(huì)使系統(tǒng)的出現(xiàn)不穩(wěn)定的因素。由此可見(jiàn)，短路后所造成的影響很?chē)?yán)重，如果不及時(shí)消除引起短路的因素，后果可想而知。 二、短路電流計(jì)算的目的及計(jì)算方法 短路電流計(jì)算在于選用合適的電氣設(shè)備，同時(shí)便于校驗(yàn)設(shè)備，以及對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行整定計(jì)算。 三、短路電流計(jì)算 1、計(jì)算公式 標(biāo)幺制法：先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud 在工程設(shè)計(jì)中通常取Sd=100MV-A一般取元件所在的短路計(jì)算電壓，即 UdUc 基準(zhǔn)電流 基準(zhǔn)電抗 計(jì)算短路電流的方法：有名單位制法和標(biāo)幺制法, 此次設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法網(wǎng)。 基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓 (3-1) Id Sd 3Ud 3Uc (3-2) 電力系

14、統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 電力線(xiàn)路的電抗標(biāo)幺值 Xd Ud ,3Id Uc S7 (3-3) * Xs Sd (3-4) XWLXol2 Uc (3-5) X。為導(dǎo)線(xiàn)電纜的單位長(zhǎng)度電抗平均值（查表3.2可得）。 線(xiàn)路結(jié)構(gòu) 線(xiàn)路電壓 35kV及以上 610kV 220/380V 架空線(xiàn)路電纜線(xiàn)路 0.40 0.12 0.35 0.08 0.32 0.066 表 3.2 每相線(xiàn)路中以km為單位的電抗平均值（Q/km） 求出各主要元件的電抗標(biāo)幺值以后，利用其等效電路圖求出其總電抗標(biāo)幺值 *. X。在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，發(fā)生三相短路時(shí)，電流中周期性的分量有效值的標(biāo) 幺值網(wǎng) (3-6) 由此可求得發(fā)生三相短路時(shí)，電

15、路電流中周期性分量的有效值 (3) Id I* X 在IK求出以后，可得三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 求出發(fā)生三相短路時(shí)的沖擊電流，第一個(gè)周期內(nèi)整個(gè)短路電流的有效值 短路電流和短路容量計(jì)算 、確定基準(zhǔn)值 取基準(zhǔn)容量Sd=100MV-A,基準(zhǔn)電壓UC=10.5kV,基準(zhǔn)電流 Sd100MVA -5=-；=5.50kA 3Uc310.5kV 、在短路電路中，元件的電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 由給定數(shù)據(jù)得Soc200MVA,因此 3100MVA” X105 200MVA 發(fā)生短路時(shí)，電路的等效電路圖如圖3.3所示，圖中對(duì)元件的序列號(hào)和電抗 標(biāo)幺值進(jìn)行了標(biāo)注。 架空線(xiàn)路的電抗標(biāo)幺值 根據(jù)工廠(chǎng)實(shí)際

16、資料， X。 * 2 (3)*k (3-7) (3) II3) (3-8) Ish2.55I 發(fā)生三相短路時(shí)的容量 Sk3) Ish1.51I (3-9) Sd X (3-10) 2、 Id 上1 (3)、短路電路中k-1點(diǎn)的總電抗標(biāo)幺值、每一相的電流、容量 總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 iSh)2.556.37kA16.24kA I%)1.51637kA9.62A 三相短路容量 表 3.3 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/MVA (3) 1k ” (3) :(3)ish (3) 1sh S k-1 6.37 6.37 6.37 16.2

17、4 9.621 115.87 第四節(jié)主要電氣設(shè)備選擇 一、選擇條件 1、按工作電壓選擇 電器額定電壓 UNe應(yīng)不低于所在電路額定電壓UN。 2、按工作電流選擇 一般電器額定電流INe應(yīng)不低于所在電路的計(jì)算電流I30。 3、對(duì)開(kāi)關(guān)類(lèi)電氣設(shè)備應(yīng)考慮斷流性能 安裝地點(diǎn)的最大三相短路電流Ik3)應(yīng)不大于設(shè)備的最大開(kāi)斷電流Ioc。 4、短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件9 斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流的峰值imax應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流ish,或其動(dòng)穩(wěn)定電流有效值Imax應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流 I/3)即 imaxish；ImaxI_(3-11) 電流互感器大多數(shù)給出動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)

18、Kesimax/J2IIN其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件 * Xw(k1)X1 * X2 0.50.3630863 (3) 1k1 Id Xw(k1) 550kA 0.863 6.37kA (3) (3) Ik316.37kA Q(3) Sk1 Sd100MVA X2(k1)0863 115.87MVA Kes2I1N婢 式中，11N為電流互感器的額定一次電流。 5、短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件 一般的電器元件的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為 IttI(3-13) 該式中，It為電器的熱穩(wěn)定電流；t為其熱穩(wěn)定時(shí)間；I為通過(guò)電器時(shí)三相短路的穩(wěn)態(tài)電流；tma為短路發(fā)熱假象時(shí)間。 電流互感器大多給出熱穩(wěn)定倍數(shù)KtIt/IIN和熱

19、穩(wěn)定時(shí)間t,其熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為 (Ktl1N)2tI2tima (3-14) 表 3.4 一次設(shè)備選擇校驗(yàn)的項(xiàng)目及滿(mǎn)足的條件 序號(hào) 設(shè)備名稱(chēng) 電壓 (kV) 電流(A) 斷流能力 (kA或 MVA) 短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 1 高壓斷路器 V V V V V 2 局壓負(fù)荷開(kāi)關(guān) V V V V V 3 局壓隔離開(kāi)關(guān) V V 一 V V 4 低壓斷路器 V V V 5 低壓刀開(kāi)關(guān) V V 一 6 熔斷器 V V V 一 一 7 電流互感器 V V V V V 8 電壓互感器 V 一 一 一 9 母線(xiàn) 一 V 一 V V 10 電纜 V V 一 一 V 11 支柱絕緣于 V 一 一 V

20、 一 12 套管絕緣于 V V 一 V V 選擇校驗(yàn)的條件 設(shè) 備 的 額定 電 壓 應(yīng)不 小 于 裝置 地 點(diǎn) 的額定電壓 設(shè) 備 的額 定 電流應(yīng)/、小 于 通過(guò) 設(shè) 備的 計(jì) 算電流 設(shè)備的最大開(kāi)端電流(或功率)應(yīng)不小于它可能開(kāi)端的最大電流(或功率) 按三相短路沖擊電流校驗(yàn) 按三相短路穩(wěn)態(tài)電流校驗(yàn) 備注 ，校驗(yàn)一不校驗(yàn)一般可/、校驗(yàn) (3-12) 序 號(hào) 設(shè)備名稱(chēng) 校驗(yàn)項(xiàng) 目 校驗(yàn)公式 符號(hào)含義 動(dòng)穩(wěn)定 imaxish imax設(shè)備的極限通過(guò)電流峰 值（kA） （3） 1 高壓斷路器 高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān) 局壓隔離開(kāi)關(guān) 熱穩(wěn)定 12tI2t 1ttItima ish通過(guò)攻備日勺二相短路/中擊流（

21、kA） It一設(shè)備的 t秒熱穩(wěn)定電流 （kA） t設(shè)備的熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間 I三相短路穩(wěn)態(tài)電流（kA, 序號(hào) 3、4中用 A） 2 電流互感器 動(dòng)穩(wěn)定 KJ2Ii(3) Kes22I1Nish tma短路假想時(shí)間 熱穩(wěn)定 (KtI1N)2tI(3)2tima Kes動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定 a1c K-熱穩(wěn)定倍數(shù) 3 母線(xiàn) 熱穩(wěn)定 AAI(3)Xtima 八fin1 C a1W次口人兒 C母線(xiàn)通過(guò)i（sh時(shí)受到的最 大計(jì)算應(yīng)力 4 電纜和 絕緣導(dǎo)線(xiàn) 熱穩(wěn)定 AAI25m 八fin1 C A導(dǎo)體的截面 Amin導(dǎo)體滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的最 小截面 C-導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù) 5 支柱絕緣于 動(dòng)穩(wěn)定 (3) Fa1Fc

22、 c 動(dòng)穩(wěn)定 FF(3) Fa1F Fa1絕緣子的最大允許載荷， 6 套管 絕緣子 熱穩(wěn)定 12tI(3)2t tI tima 為抗彎破壞載荷的 60% Fis；）通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的最大 作用力 二、電氣設(shè)備選擇校驗(yàn) 1、10kV側(cè)的短路計(jì)算值： I(3)Ilk3)6.37kA,：)16.24kA,I%)9.62kA I30S3。/3UN3988.58/(-310)230.28A 表 3.610kV側(cè)電氣設(shè)備 選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 額定電壓 額定電流 額走開(kāi)斷電流 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 裝置地點(diǎn)條件 參爹 U/kV I30/A Ik/kA Ish/kA I2t 數(shù)據(jù) 10 230.28 6.37 16.24

23、81.15 局壓隔離開(kāi)關(guān) GN810T/400 10 400 40 1425980 高壓斷路器 SN10-10/630 10 630 16 40 2- 1641024 電壓互感器 JDZ-10 10 - - - - 電流互感器 LQJ-10 10 400/5 - 160近0. 4=90.5 (750.4)21=900 高壓熔斷器 RN2-10 10 0.5 50 - - 避雷器 FS4-10 10 - - - - 根據(jù)上表校驗(yàn)，10kV所選設(shè)備均滿(mǎn)足要求。 2、高壓開(kāi)關(guān)柜選擇 04 用途 受電、饋電 額定電流(A 6304000 主回路 元器件 隔離開(kāi)關(guān) GN8-10 電流互感器 LQJ10

24、熔斷器 R2-10 電壓互感器 JDZ-10 根據(jù)所算的值，選擇合適的電氣設(shè)備并進(jìn)行校驗(yàn)，如表 3.6所小。 圖 3.4GG-1A(J)開(kāi)關(guān)柜接線(xiàn)圖 第五節(jié)配電所進(jìn)出線(xiàn)的選擇 一、概述 導(dǎo)線(xiàn)和電纜截面的正確選擇是保障供電系統(tǒng)合理安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是節(jié)約 成本的前提，所以進(jìn)行選擇時(shí)要考慮以下條件： 1、發(fā)熱條件 當(dāng)線(xiàn)路中的電流是最大容量設(shè)備產(chǎn)生的時(shí)候，導(dǎo)線(xiàn)和電纜（包括母線(xiàn)）的溫 度，應(yīng)限制在允許的溫度范圍之內(nèi)。 2、電壓損耗條件 當(dāng)線(xiàn)路中的電流是最大容量設(shè)備產(chǎn)生的時(shí)候，導(dǎo)線(xiàn)和電纜上損失的電壓，應(yīng)限制在允許的損失電壓范圍之內(nèi)。在工廠(chǎng)內(nèi)較短的高壓線(xiàn)路的情況下，電壓損耗校驗(yàn)沒(méi)得必要。 二、10kV架空

25、線(xiàn)的選擇 在本次設(shè)計(jì)中，配電所的電壓為10kV,所需線(xiàn)路的距離較短,際情況選擇導(dǎo)線(xiàn)截面考慮發(fā)熱條件。架空線(xiàn)路一般情況下采用鋁絞線(xiàn)（根據(jù)工廠(chǎng)具體實(shí)際情況，最熱月平均最高溫度為流量*=335A130=150.69AI30=150.69A,因此滿(mǎn)足發(fā)熱條件。 四、10kV母線(xiàn)的選擇 1、選擇母線(xiàn)時(shí)需要校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定 a1c 熱穩(wěn)定 AAminI.tima/C al一母線(xiàn)所能承受的最大硬力，材質(zhì)是硬銅的為 70MPa c一母線(xiàn)通過(guò)iSh時(shí)受到的最大計(jì)算應(yīng)力。 A導(dǎo)體的截面。 Amin一導(dǎo)體在熱穩(wěn)定條件下的最小截面。 I(3)一三相短路沖擊電流。 tima一短路假想時(shí)間 timatk0.05

26、tktoptoc(3-17) 式中tk為實(shí)際短路時(shí)間，top為短路保護(hù)裝置實(shí)際動(dòng)作時(shí)間，toc為斷路器的斷路時(shí)間，對(duì)一般油斷路器取0.2s cM/Wc (3-18)式中M為母線(xiàn)在i界通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的最大彎矩(Nm),W為母線(xiàn)的截面系數(shù)當(dāng)母線(xiàn)檔數(shù)為12, MFl/8 (3-19) 當(dāng)母線(xiàn)檔數(shù)多于2時(shí)， I30 P30 2349 ,3UNcos.3100.9 150.69A (3-15) (3-16) 140MPa材質(zhì)是硬鋁為 MF(3)l/10;Fj3iS：)2l/a107N/A2(3-20) 式子(3-19),(3-20)中的l為母線(xiàn)的檔距當(dāng)母線(xiàn)水平放置時(shí)， Wb2h/6(3-21)式中b為母線(xiàn)截

27、面寬度，h為母線(xiàn)截面高度。 電纜的機(jī)械強(qiáng)度很好，不必校驗(yàn)其短路動(dòng)穩(wěn)定度10o 根據(jù)10kV母線(xiàn)處的電流電壓等初選母線(xiàn)型號(hào)為L(zhǎng)MY3(40乂4)Ia1=480AI30=230.28A符合要求。 (1)、母線(xiàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn) AminIt6.371032107563.4mm2c=21MP由此可見(jiàn)該母線(xiàn)滿(mǎn)足短路動(dòng)穩(wěn)定度的要求。 五、配電所曲線(xiàn)的選擇 1、選擇材料 在選擇采用哪一種材料來(lái)作為電纜纜芯，考慮節(jié)約資源，采用鋁芯電纜。經(jīng) 查閱資料進(jìn)行比較，本廠(chǎng)選用聚乙烯絕緣電纜11(交聯(lián)型)來(lái)作為10kV電纜的材料。 2、選擇經(jīng)濟(jì)截面 I30P302349150.69A .3UNcos.31009 通過(guò)資料可知在

28、一年之中，本廠(chǎng)有功負(fù)荷最長(zhǎng)的利用時(shí)間為5000小時(shí)，所 3、校驗(yàn)發(fā)熱條件 查表得YJV-95允許載流量(取本地區(qū)土壤中最熱月平均溫度200C) Ia1=266AI3O=150.69A,因此滿(mǎn)足發(fā)熱條件。 第六節(jié)主要設(shè)備繼電裝置的整定及保護(hù) 一、概述 按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定12:如果線(xiàn)路傳輸?shù)碾妷菏?66kV,應(yīng)進(jìn)行相與相之間的短路保護(hù)， 每一相接地的保護(hù)，負(fù)荷過(guò)載的保護(hù)。 線(xiàn)路的相與相之間的短路保護(hù)，選用時(shí)間可以限制的過(guò)電流保護(hù)以及立即反應(yīng)的電流速斷保護(hù)。如果過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間限制小于等于O50.75s時(shí)，不必裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 二、繼電保護(hù)裝置的接線(xiàn)方式 1、兩相兩繼電器式接線(xiàn) 此接線(xiàn)，當(dāng)發(fā)生

29、短路時(shí)，至少有一個(gè)繼電器要?jiǎng)幼?，從而使斷路器跳閘。為 了表示此接線(xiàn)方式中，繼電器電流IKA和電流互感器二次電流I2之間存在的關(guān)系，定義一個(gè)接線(xiàn)系數(shù)Kw13, def KWIKA,I2(3-22) 當(dāng)一次電路發(fā)生任意相間短路時(shí)，Kw=1,即其保護(hù)靈敏度都相同。 2、兩相一繼電器式接線(xiàn) 工作時(shí)，通過(guò)電流互感器一、二次電流之差等通過(guò)繼電器的電流。 發(fā)生三相短路時(shí)，流入繼電器的電流相當(dāng)于電流互感器第二次電流的 6 倍, 即KWJ3。 由于這種方式接線(xiàn)對(duì)各種故障所做出的反應(yīng)不同，差于前面那一種的方式。 以通過(guò)查表可以得: 經(jīng)濟(jì)電流密度 故經(jīng)濟(jì)截面Aec 選標(biāo)準(zhǔn)截面95 2 jec1.73A/mm。 I3

30、0150.692 287.1mm jec1.73A/mm2ec 即選用YJV 95型交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。 但是比前面那一種來(lái)說(shuō)，少用一個(gè)繼電器，因而簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì) 三、繼電保護(hù)裝置的操作方式 直流操作電源以及交流操作電源都可以為繼電保護(hù)裝置提供電壓。相比直流 操作電源而言，交流操作電源所需的成本少，便于運(yùn)行，因而得到設(shè)計(jì)者的青睞。 交流操作電源供電的繼電保護(hù)裝置分兩種操作方式： 1、直接動(dòng)作式 斷路器里的跳閘線(xiàn)圈YR作為直動(dòng)式過(guò)流繼電器存在著兩種接線(xiàn)方式。進(jìn)行工作時(shí)，通過(guò)YR的電流沒(méi)有達(dá)到動(dòng)作電流，就不會(huì)動(dòng)作，當(dāng)相與相之間產(chǎn)生短路時(shí)，由于YR的存在，斷路器QF跳閘。這種操作方式存在著一個(gè)缺點(diǎn)：保護(hù)

31、靈敏度不夠，因而很少應(yīng)用1302、 “去分流跳閘”式 正常工作時(shí)，繼電器中KA常閉觸點(diǎn)的作用，會(huì)使沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)跳閘線(xiàn)圈YR而斷路器QF不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)電路中，相與相之間產(chǎn)生短路時(shí)，電流繼電器KA的 閉合狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_(kāi)狀態(tài)， 使得電流經(jīng)過(guò)跳閘線(xiàn)圈YR引發(fā)斷路器QF動(dòng)作。 這就是所謂“去分流跳閘”。這種接線(xiàn)方式帶來(lái)的好處就是操作簡(jiǎn)單，安全可靠，不過(guò)對(duì)電流繼電器KA觸點(diǎn)的能力有高的要求，受到工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的喜歡13。 四、電流速斷保護(hù) 1、電流速斷保護(hù)的“死區(qū)” 在電力系統(tǒng)中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)這種情況：線(xiàn)路兩端上所產(chǎn)生的電流有可能不是短路時(shí)產(chǎn)生的電流，這時(shí)系統(tǒng)的保護(hù)不會(huì)做出反應(yīng)，這說(shuō)明一個(gè)重要的問(wèn)題：

32、電流速斷保護(hù)不可能把整個(gè)電力系統(tǒng)都保護(hù)好。我們把不能被保護(hù)的區(qū)域稱(chēng)為 “死區(qū)”14。 2、電流速斷保護(hù)的靈敏度 電流速斷保護(hù)的靈敏度是在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，線(xiàn)路首端的兩相短路電流IE看成最小短路電流 Ik.min來(lái)計(jì)算。電流速斷保護(hù)的靈敏度符合條件為 SpKW1.5-2(3-23) KJm 按GB500621992,SF1.5;按JBJ61996,32。 五、回路方案選擇與繼電保護(hù)的整定 1、高壓短路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號(hào)回路 短路器采用彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)一次重合閘。 2、工廠(chǎng)的平均功率因數(shù) 配電所安裝有功電能表和無(wú)功電能表，統(tǒng)計(jì)工廠(chǎng)的功能損耗，可得出工廠(chǎng)的 平均功率因數(shù)。 3、關(guān)于備用

33、電源線(xiàn)路的繼電保護(hù)裝置 (1)、安裝過(guò)電流保護(hù)(反時(shí)限) 本文采用的過(guò)電流繼電器：GL15型感應(yīng)式，接線(xiàn)方式：兩相兩繼電器式，操作方式：去分流跳閘。 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定 ILmax21302230.28460A,Krel1.3,Kre08,K400A/5A80, ieie 131 因此動(dòng)作電流為：10P460A9.34A 0.880 因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流IOP整定為10Ao 整定過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 t1t2t0.50.51s。 過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 1kmin0.8661k310.8666.375.52kA IOP1IOPKi/KW1080/1800A 因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：Sp=

34、5520A/800A=6.91.5,滿(mǎn)足規(guī)定的靈敏系數(shù)1.5p 的要求。 第七節(jié)防雷及接地 一、概述 大家都知道雷電的危害。但是在電力的改造，城市電網(wǎng)的改造和變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)等方面，我們?nèi)狈?duì)設(shè)備的防雷接地保護(hù)的認(rèn)識(shí)，引發(fā)了很多雷擊事故，給人民、社會(huì)、國(guó)家?guī)?lái)了嚴(yán)重的影響。 1、電力線(xiàn)路的防雷與接地 (1)、輸電線(xiàn)路防雷與接地 做好輸電線(xiàn)路的防雷工作，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面考慮：該線(xiàn)路中的電壓級(jí)數(shù)、負(fù)荷特性、運(yùn)行情況、地區(qū)是否經(jīng)常打雷、土壤電阻率的高低。通過(guò)合理的比較,采用有效的防雷方式。 關(guān)于10kV及以下線(xiàn)路的防雷工作就是提高線(xiàn)路的絕緣程度，使之經(jīng)得住雷擊。對(duì)于那些絕緣程度不是很好的地方

35、可以使用避雷器，增設(shè)防雷保護(hù)線(xiàn)。 (2)、配電線(xiàn)路防雷與接地 如果線(xiàn)路是用來(lái)傳輸電能，可以使用避雷線(xiàn)或避雷器。系統(tǒng)中，電壓大小不同采用的措施也不一樣，不同的線(xiàn)路也是如此。 對(duì)于低壓線(xiàn)路，在變壓器出口處安裝擊穿保險(xiǎn)器或低壓避雷器，還要做好接 地要求接地電阻不大于4QO在低壓電力網(wǎng)中， 中性點(diǎn)直接接地的中性線(xiàn)應(yīng)接地于電源點(diǎn)。 低壓配電線(xiàn)路干線(xiàn)和分支線(xiàn)的終端處應(yīng)重復(fù)接地，要求每年接地電阻 不大于10Q,如果是較長(zhǎng)的線(xiàn)路，重復(fù)接地應(yīng)不少于3處。接戶(hù)線(xiàn)上的絕緣裝置應(yīng)接地，這樣可以有效的做好防雷工作，值得注意的是接地裝置的電阻應(yīng)小于30Q15。 (3)、電力電纜線(xiàn)路防雷與接地 電力電纜自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及與另

36、外電氣設(shè)備連接的要求，使得不同電壓等級(jí) 擁有不同的防雷措施。 2、電氣設(shè)備與電子設(shè)備的防雷與接地 變電所設(shè)備的防雷關(guān)鍵在于建筑物的防雷。按照相關(guān)規(guī)定，具有相同電 位的設(shè)備與建筑物要連在一起，避免形成電壓差。因?yàn)榇蚶讜r(shí)，雷電所產(chǎn)生的電 流值非常大，一旦流經(jīng)設(shè)備會(huì)帶來(lái)很高的電位，對(duì)人和設(shè)備帶來(lái)危害。因而等電位連接是非常有效的防雷措施之一。 二、防雷措施 1、配電所的防雷保護(hù) (1)、直擊雷防護(hù) 一般在配電所的屋頂都裝有避雷針或避雷帶，同時(shí)從避雷裝置上引出兩根線(xiàn)與變電所一起接地。 規(guī)定獨(dú)立避雷針的接地裝置的接地電阻RE10Q。通常裝避雷針的桿塔附近， 采用36根長(zhǎng)2.5m,直彳至50mmi勺鋼管作一

37、排基多邊形排列。管之間相差5m,打入地下，管頂?shù)孛?.8m接地管間接有40X4mm2的鍍鋅扁鋼。引下線(xiàn)用40X4mm2的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔能具基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁鋼，長(zhǎng)1 5nl獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所接地裝置的距離至少相差3m (2)、雷電侵入波的防護(hù) 在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有FS4-10型避雷器。 在10kV架空出線(xiàn)上，為了防止雷電波，可以每隔一間隔裝有保護(hù)或?qū)⒂薪^緣性能的金屬接地。 三、接地裝置 1、確定接地電阻 1kV以上大電流的接地系統(tǒng)的接地電阻應(yīng)滿(mǎn)足以下條件 RE4Q（3-25） 2、接地裝置的初

38、步方案 初步考慮圍繞著變電所的四周打入鋼管用來(lái)做接地導(dǎo)體，鋼管距離變電所 34m,每根鋼管的直徑是50mm長(zhǎng)度是2.5m%每根鋼管之間的距離為5m,管間用40 x4mrm勺扁鋼焊接。 3、計(jì)算單根鋼管接地電阻 查相關(guān)資料得土質(zhì)的電阻率p=100Q-m 單根鋼管的接地電阻RE100Qm/25m40Q 4、確定接地鋼管數(shù)和最終的接地方案 根據(jù)RE（1）/RE40/4100由于到管間的屏蔽效應(yīng)，初選15根直徑50mm長(zhǎng)2.5m的鋼管作接地體。以n=15和a/l2再查有關(guān)資料可得E0.66。因此可得 在本次設(shè)計(jì)中，采用的是與地面垂直和與地面水平的；在避雷裝置及主變壓器的四周裝設(shè)與地面垂直的接地體，用來(lái)

39、疏散電流，需注意的是接地電阻應(yīng)低于0.5Q。 主接地網(wǎng)采用是棒狀的鋼管，它的直徑為50mm長(zhǎng)度為2.5m用60X6的鍍鋅（熱鍍）扁鋼把這些鋼管連接成的是一個(gè)形狀為圓環(huán)，鋼管上端與地表的距離為0.8m,另外，在接地網(wǎng)靠近主變位置留一接地檢查井。 接地網(wǎng)施工完畢后應(yīng)進(jìn)行實(shí)測(cè)，如果接地電阻R00.5Q,將運(yùn)用降阻措 施。 第八節(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹配電所的設(shè)計(jì)：配電所選擇的地方所遵循的原則，配電所內(nèi)房間規(guī)劃的要求，對(duì)電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)需要遵循的原則和要求，通過(guò)比較法采用合理的接線(xiàn)方式，發(fā)生短路時(shí)電流的概念、危害、計(jì)算方法以及本設(shè)計(jì)中配電所發(fā)生短路時(shí)電流計(jì)算，通過(guò)相關(guān)的計(jì)算如何合理選擇RE 120 (3

40、-24) RE（1）40 n 0.664 要想達(dá)到接地裝置的均勻?qū)ΨQ(chēng)（環(huán)形）加1根，即選用16根鋼管來(lái)作接地體選, 15 ,在初選15根鋼管的基礎(chǔ)之上再增 用40X4mm的扁鋼連接。 相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)備及怎么樣檢 驗(yàn)，配電所進(jìn)出線(xiàn)路的方式與材質(zhì)的選擇，配電所內(nèi)關(guān)于設(shè)備的采用繼電裝置的整定及保護(hù)，如何做好防止雷電襲擊的保護(hù)。第四章車(chē)間變電所設(shè)計(jì) 第一節(jié)車(chē)間負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償 、車(chē)間負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)第二章負(fù)荷計(jì)算的方法， 根據(jù)表2.2數(shù)據(jù)，可得各車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷如下 1、車(chē)間1: 有功計(jì)算負(fù)荷： P30(1) K2P 2&0(1).i 0.9876.2kW78858kW 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： Q30(1) Kw

41、q 藝030(1).i 0951166kvar1107.7kvar 視在計(jì)算負(fù)荷： 2、車(chē)間2: S30(1) -P30(1) Q30(1) .788.5821107.721359.73kV A 有功計(jì)算負(fù)荷： P 30(2) K4 2%(2).i 0.9844kW759.6kW 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： Q30(2) Kwq 藝030(2).i 0.951090kvar1035.5kvar 視在計(jì)算負(fù)荷： 3、車(chē)間3: S30(2) ,P30(2)Q2O(2) 759.621035.521284.23kV A 有功計(jì)算負(fù)荷： P30(3) K2P 2與0(3).i 0.9383.6kW345.24kW

42、 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： Q30(3) Kwq 2Q30(3).i 095510.19kvar484.68kvar 視在計(jì)算負(fù)荷： 4、車(chē)間4: S 口0(3) P2Q2 30(3)30(3) .345.242484.682595.07kV A 有功計(jì)算負(fù)荷： P30(4) K2p E%(4).i 0.9287.7kW258.93kW 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： Q30(4) 2Q30(4).i 0.95387.5kvar368.13kvar 視在計(jì)算負(fù)荷： 5、車(chē)間5: S 口0(4) P30(4)Q30(4) ,258932368.132450.07kV A 有功計(jì)算負(fù)荷： P 30(5) 1 E%(5).i

43、 09218.5kW196.65kW 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： Q30(4) K 2030(4).i 0.95239.48kvar227.51kvar 視在計(jì)算負(fù)荷： S30(5) P30(5)Q30(5) ,196.652227.512300.72kV A 二、車(chē)間無(wú)功補(bǔ)償 根據(jù)各車(chē)間的時(shí)間計(jì)算負(fù)荷，考慮同時(shí)系數(shù)(Kp=0.9,Kq=0.95)之后,車(chē)間1無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算結(jié)果如下： 1、補(bǔ)償前的配電所功率因數(shù) %788.58kW,Q3O(I)1107.7kvar,1359.73kVA 功率因數(shù)為：cos際788.58/1107.70.712 2、無(wú)功補(bǔ)償容量 要實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)由0.712到0.92的提高，需

44、要裝設(shè)的補(bǔ)償容量(并聯(lián)電容器)Qc788.58(tanarccos0.712tanarccos0.92)kvar771.77kvar 取QC800kvar 根據(jù)要求，本次設(shè)計(jì)選用的電容柜的型號(hào)為WZ0.4-200/10-J,其正常工作時(shí) 的電壓為400V,正常工作時(shí)的容量為200kvar。由此得出電容器的個(gè)數(shù)： nQc/qc800/2004 按照車(chē)間1的計(jì)算方法，可得各車(chē)間計(jì)算功率及電容補(bǔ)償如表4.1. 表 4.1 各車(chē)間計(jì)算功率及電容補(bǔ)償 車(chē)間 有功負(fù)荷 (kW) 無(wú)功負(fù)荷 (kvar) 視在功率 (kVA) 補(bǔ)償電容容量 (kvar) 電容柜臺(tái)數(shù)(臺(tái)) 車(chē)間 1 788.58 1107.7

45、 1359.73 800 4 車(chē)間 2 759.6 1035.5 1284.23 800 4 車(chē)間 3 345.24 484.68 595.07 400 2 車(chē)間 4 258.93 368.13 450.07 200 1 車(chē)間 5 196.65 227.51 300.72 200 1 第二節(jié)車(chē)間變壓器的選擇 一、變電所變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 選用主變壓器數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： 電負(fù)荷對(duì)供電的可靠性。工廠(chǎng)中存在著對(duì)電能要求較高的設(shè)備，可以采用兩臺(tái)變壓器，防止當(dāng)一臺(tái)變壓器檢修或故障，另一臺(tái)變壓器可以繼續(xù)工作。采用一臺(tái)變壓器，也適用于只有二級(jí)而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所，但是需要有備用電源。 工廠(chǎng)中的負(fù)荷因季節(jié)不同

46、或者白天和晚上差異很大，變電所可以采用兩臺(tái) 變壓器。 除此之外， 一般的車(chē)間變電所采用一臺(tái)變壓器。 雖然有的負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷的變電所， 但負(fù)荷集中、容量相當(dāng)大，可以考慮兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。 在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)為負(fù)荷的發(fā)展留有一定的余地。 由于本廠(chǎng)各個(gè)車(chē)間的負(fù)荷定性為不重要的一般負(fù)荷，不要需要特殊的供電電源,所以從經(jīng)濟(jì)運(yùn)彳T方式考慮，No1、No2、No5變電所設(shè)置兩臺(tái)變壓器，其余皆設(shè)置一臺(tái)變壓器。 二、變電所主變壓器容量的選擇 變壓器的容量ST(可近似地認(rèn)為是其額定容量SN.T)應(yīng)到達(dá)車(chē)間內(nèi)所有用 電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷00的需要，即STS30； 變電所內(nèi)單一的主變壓器的容量應(yīng)該小于1000k

47、VA或者小于1250 kV-A。因?yàn)橐环矫媸怯傻蛪洪_(kāi)關(guān)斷流強(qiáng)弱和發(fā)生短路時(shí)元件承受最大電動(dòng)力所決定的，另一方面變壓器更能靠近車(chē)間設(shè)備，有利于減少損耗，節(jié)約成本。 三、主變壓器相數(shù)選擇 主變壓器的相數(shù)有三相和單相之分，選擇哪一種要看設(shè)計(jì)變壓器是否困難以及能否適用。 沒(méi)有特殊情況的話(huà)，變電所的電壓是330kV或以下的，變壓器采用的相數(shù)是三相。 結(jié)合本廠(chǎng)實(shí)際容量，本廠(chǎng)變電所的變壓器的相數(shù)是三相。 四、主變壓器型號(hào)的選擇 在正常環(huán)境的變電所，可選用油浸式變壓器。首選低損耗的變壓器，比如S9系列的變壓器。 如果變電所所在地區(qū)存在沙塵或腐蝕性氣體，首選的變壓器可以做到防止 沙塵進(jìn)入設(shè)備或不會(huì)受到該氣體的腐

48、蝕，比如SL14等系列全密封變壓器。 變電所是多層主體建筑，首選變壓器具有不燃或難燃的性能，比如SF6型變壓器。 變電所的供電電壓不足或電壓經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況，又想保證用電質(zhì) 量，首選變壓器是負(fù)載運(yùn)行時(shí)能夠?qū)﹄妷哼M(jìn)行調(diào)節(jié)，比如SZL7等。 根據(jù)表2.2計(jì)算值，車(chē)間變電所的變壓器選擇如表4,2所示。 表 4.2 車(chē)間變電所所用變壓器 車(chē)間變電所 變壓器型號(hào) 負(fù)荷率 3=S30/Se 空載損耗 (kW 負(fù)載損耗 (kW 聯(lián)結(jié)組號(hào) 臺(tái)數(shù)及容 量(kV-A) No1 S9-800/10 (6) 0.91 1.4 7.5 Yyn0 2X800 No2 S9-800/10 (6) 0.86 1.4 7.

49、5 Yyn0 2X800 No3 S9-630/10 (6) 0.94 r1.2 6.2 Yyn0 P1x630 No4 S9-500/10 (6) 0.90 0.96 5.1 Yyn0 1X500 No5 S9-200/10 (6) 0.75 0.48 2.6 Yyn0 2X200 第三節(jié)短路電流計(jì)算及一次設(shè)備的選擇 一、短路電流計(jì)算 1、車(chē)間1的短路電流計(jì)算 (1)、確定基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)容量Sd=100MVA,基準(zhǔn)電壓Uc=0.4kV 而IdSd/(,3Uc)100MVA/(,30.4kV)144kV (2)、在短路電路中，元件的電抗標(biāo)幺值 由第三章的第三小節(jié)中的計(jì)算可得 一* 電力系統(tǒng)的電抗

50、標(biāo)幺值X10.5 、* 架空線(xiàn)路的電抗標(biāo)幺值X20.363 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 由相關(guān)表查得U%=5因此* X&X5100MVA/(100800kVA)6.2534 發(fā)生短路時(shí)，電路的等效電路圖如圖4.1所示，圖中對(duì)元件的序列號(hào)和電抗標(biāo)幺值進(jìn)行了標(biāo)注 圖 4.1 短路等效電路圖 (3)、發(fā)生短路時(shí)， 總電抗標(biāo)幺值 * X(k2)X1 k-2點(diǎn)的電路總電抗標(biāo)幺值、每一相電流、容量 * X2X3X4/(X3X4)0.50.3636.25/23.988 三相短路電流周期分量有效值 (3) Ik2 其他三相短路電流 Id/X144kA/3.98836.1kA (k2) l(3)IIk3)136.1

51、kA ；)1.8436.1kA66.4kA I：；)1.0936.1kA39.3kA 三相短路容量 Sd * X (k2) 100MVA 3.988 25MVA E-13K-2 根據(jù)車(chē)間1的計(jì)算方法，同樣可以算得其他車(chē)間(車(chē)間2、3、4、5)數(shù)據(jù) 如表4.3所?。?表 4.3 短路計(jì)算表 各車(chē)間短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流/kA 三相短路容量 /MVA (3) 1k ,(3) (3) 廣(3)ish I(3) 1sh S 車(chē)間 1 36.1 36.1 36.1 66.4 39.3 25 車(chē)間 2 36.1 36.1 36.1 66.4 39.3 25 車(chē)間 3 30.1 30.1 30.1 55.

52、4 32.81 20.9 車(chē)間 4 24.6 24.6 24.6 45.3 26.8 17.1 車(chē)間 5 10.78 10.78 10.78 19.8 11.8 7.5 二、一次設(shè)備的選擇 對(duì)380V側(cè)一次設(shè)備的選擇的校驗(yàn)和對(duì)高壓一次設(shè)備的選擇的校驗(yàn)方法是 一樣，本文中第三章第四節(jié)進(jìn)行了說(shuō)明，車(chē)間1選擇校馬如表4.4所示。 表 4.4380V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 苴/、 他 裝置地 點(diǎn)條件 參數(shù) UN 30 (3) 1K .(3) ish I21 ima 數(shù)據(jù) 380V 2065.9A 36.1kA 66.4 36.12X0. 7=278

53、7.1 一 次設(shè)備型號(hào)規(guī)格 額定參數(shù) UNe 1Ne 1oc 1max It2t 低壓斷路器DW15-2500 380V 2500A 60kA 低壓刀開(kāi)關(guān) HD13-2500 380V 2500A 電流互感器LMZJ1-0.5 500V 2500/5A 表4.4所選一次設(shè)備均滿(mǎn)足要求。 根據(jù)車(chē)間1設(shè)備選擇校驗(yàn)方法，選擇其他各車(chē)間白一次設(shè)備如表4.5所示 表 4.5 各車(chē)間一次設(shè)備的選擇 車(chē)間 低壓斷路器型號(hào) 低壓刀開(kāi)關(guān)型號(hào) 電流互感器型號(hào) 備注 車(chē)間 1 DW15-2500 HD13-2500 LMZJ1-0.5 - 車(chē)間 2 DW15-2000 HD13-2000 LMZJ1-0.5 - 車(chē)

54、間 3 DW15-1000 HD13-1000 LMZJ1-0.5 - 車(chē)間 4 DW15-1000 HD13-1000 LMZJ1-0.5 - 車(chē)間 5 DW15-600 HD13-600 LMZJ1-0.5 - 表4,5所選一次設(shè)備均滿(mǎn)足各車(chē)間具體要求 第四節(jié)車(chē)間變電所布置 一、車(chē)間變電所的類(lèi)型 為了滿(mǎn)足人們對(duì)供電的需求，關(guān)于車(chē)間變電所進(jìn)行了很多的設(shè)計(jì)，所以車(chē)間變電所有很多的類(lèi)型，下面介紹常見(jiàn)的幾種類(lèi)型。 車(chē)間附設(shè)變電所有內(nèi)附式和外附式兩種。車(chē)間附設(shè)變電所能接近負(fù)荷中心，適用于生產(chǎn)面積比較緊湊、生產(chǎn)流程需要經(jīng)常調(diào)整因而設(shè)備要作相應(yīng)變動(dòng)的生產(chǎn)車(chē)間。 車(chē)間內(nèi)變電所具有以下優(yōu)點(diǎn)：靠近設(shè)備中心、縮

55、短線(xiàn)路的距離，節(jié)約資源、降低能耗，適用于設(shè)備較大、設(shè)備中心居中部的多個(gè)車(chē)間。 雖然獨(dú)立變電所方便運(yùn)行維護(hù)而且安全，但所需費(fèi)用較高，因此對(duì)于負(fù)荷小又分散，或需要遠(yuǎn)離易燃、易爆有腐蝕性氣體及低洼積水的場(chǎng)所，一般需經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定。 二、車(chē)間變電所所址的選擇 根據(jù)第三章變配電所選擇的一般原則及總體布置要求，結(jié)合前面所講變電所 的類(lèi)型，根據(jù)本廠(chǎng)的實(shí)際情況，選擇車(chē)間變電所的所址。 No1變電所裝設(shè)在薄膜車(chē)間內(nèi)；No2變電所裝設(shè)采用外附式；No3、No4變電所裝設(shè)采用內(nèi)附式；No5變電所裝設(shè)采用獨(dú)立式。 第五節(jié)車(chē)間變電所的繼保裝置的整定 一、主變壓器的繼電保護(hù)裝置及低壓側(cè)的保護(hù)裝置 1、裝設(shè)瓦斯保

56、護(hù) 瓦斯保護(hù)其關(guān)鍵作用的是瓦斯繼電器。當(dāng)變壓器遇到故障時(shí)，油箱內(nèi)會(huì)產(chǎn)生少量的瓦斯或者出現(xiàn)油面下降的情況，這時(shí)立即動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的故障時(shí)，油箱內(nèi)會(huì)出現(xiàn)很多的瓦斯，會(huì)導(dǎo)致跳閘。 2、裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 本文采用的過(guò)電流繼電器：GL15型感應(yīng)式，接線(xiàn)方式：兩相兩繼電器式， 操作方式：去分流跳閘。 (1)、過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定 iLmax2I302230.28460A,Kre11.3,Kre0.8,K2500/5500, 因此動(dòng)作電流為：IOP1.31460A1.5A 0.8500 因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流IOP整定為1.5A。 (2)、過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定 本變電所為設(shè)計(jì)中的最后一級(jí)裝置，

57、過(guò)電流保護(hù)的反應(yīng)時(shí)間可整定為最短 的0.5s。 (3)、過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 1kmin0.866I13)2/KT0.86636.1kA/(10kV/0.4kV)1.25kV 10Pl10PKKw1.5A500/1750A 因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：Sp1250A/750A1.71.5,滿(mǎn)足規(guī)定的靈敏系數(shù) 1.5的要求。 3、低壓側(cè)低壓開(kāi)關(guān) 采用DW151的低壓短路器，三相均有跳閘線(xiàn)圈，可以起到低壓側(cè)相與相之間保護(hù)，當(dāng)設(shè)備過(guò)載運(yùn)行時(shí)保護(hù)。 第六節(jié)防雷和接地 一、直擊雷防護(hù) 在配電所的屋頂都裝有避雷針或避雷帶，同時(shí)要求避雷裝置線(xiàn)與變電所一起接地。避雷針采用的鍍了一層鋅的圓鋼，其直徑為20mm避雷

58、帶采用的是鍍了一層鋅的扁狀鋼，其規(guī)格為25mnx4mm 二、雷電侵入波的防護(hù) 在10kV電源進(jìn)線(xiàn)的上安裝避雷器，具型號(hào)為FS4-10型閥式。 在10kV架空出線(xiàn)上，為了防止雷電波，可以每隔一間隔裝有保護(hù)或?qū)⒂薪^緣性能的金屬接地。 三、變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì) 初步考慮圍繞著變電所的四周打入鋼管用來(lái)做接地導(dǎo)體，鋼管距離變電所 34m,每根鋼管的直徑是50mm長(zhǎng)度是2.5m,每根鋼管之間的距離為5m,管 2. 與管之間用40 x4mm的扁狀鋼焊接。 1、計(jì)算單根鋼管接地電阻 查相關(guān)資料得土質(zhì)的電阻率p=100Q-m 可知單根鋼管接地電阻RE(1)100Qm/25m40Q 2、確定接地鋼管數(shù)和最后的

59、接地方案 根據(jù)RE(1)/RE40/410。但考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初選15根直徑50mm長(zhǎng)2.5m的鋼管作接地體。以n=15和a/l2再查有關(guān)資料可得E=0.66。因此可得 40 653出，潴足RE4Q的要求。 第七節(jié)本章小結(jié) 本章主要介紹變電所的設(shè)計(jì)：對(duì)車(chē)間內(nèi)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的負(fù)荷計(jì)算以及無(wú)功補(bǔ)償，結(jié)合變壓器的知識(shí)對(duì)變壓器進(jìn)行選擇， 變電所發(fā)生電路時(shí)電流的計(jì)算以及一次設(shè)備的選擇， 常見(jiàn)變電所的類(lèi)型以及在選取變電所地址需要考慮的因素， 變電所里的有繼電保護(hù)作用的裝置的整定， 變電所如何做好防止雷電襲擊的保護(hù)。 結(jié)論 本論文主要根據(jù)工廠(chǎng)供電的有關(guān)知識(shí)，通過(guò)查閱相關(guān)的資料以及唐老師的指導(dǎo)，完成

60、了塑料廠(chǎng)全廠(chǎng)總配電所的電氣設(shè)計(jì)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，自己更加深刻地理 解了工廠(chǎng)供配電系統(tǒng)是如何運(yùn)行，對(duì)以后進(jìn)入社會(huì)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以下是本論文的主要工作。 從供電部門(mén)所獲的資料，確定出本工廠(chǎng)的最佳供電電壓：10kV。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確立最優(yōu)的主結(jié)線(xiàn)設(shè)計(jì)方案。 主要電氣設(shè)備選擇：斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)及母線(xiàn)截面和型號(hào)等設(shè)備以及對(duì)這些設(shè)備的檢驗(yàn)。 配電裝置設(shè)計(jì)：包括配電裝置布置型式的選擇和設(shè)置布置圖。 防雷接地設(shè)計(jì)：包括直擊雷保護(hù)，雷電侵入波保護(hù)和公共接地裝置設(shè)計(jì)。 必要的計(jì)算：包括系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算、短路計(jì)算、無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算以及根據(jù)全廠(chǎng)負(fù)荷分布情況，確立廠(chǎng)負(fù)荷分布情況，確立廠(chǎng)用