工廠供電課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱工廠供電題目工廠變電所供配電設(shè)計(jì)學(xué)院信息工程學(xué)院班級(jí)電氣1401學(xué)生姓名顏東王俊朋金久陽(yáng)指導(dǎo)教師孔曉光日期6月15日摘要工業(yè)公司供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分派問題。眾所周知，電能是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量，它的輸送和分派既簡(jiǎn)樸經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，又利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化，因此，電能在當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。從而搞好工業(yè)公司供電工作對(duì)于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)當(dāng)代化含有十分重要的意義。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)的重要構(gòu)成部分，工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量影響到工廠的和生產(chǎn)及其發(fā)展，作為從事工廠供電工作的人員，有必要理解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，方便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。在工廠里，電能即使是工業(yè)生產(chǎn)的重要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重普通很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化后來能夠大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另首先來說，如果工廠的電能供應(yīng)忽然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)當(dāng)代化，含有十分重要的意義。由于能源節(jié)省是工廠供電工作的一種重要方面，而能源節(jié)省對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)含有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)省能源、增援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也含有重大的作用。工廠供電工作要較好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)確保工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)成下列基本規(guī)定：（1）安全:在電能的供應(yīng)、分派和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2）可靠:應(yīng)滿足電能顧客對(duì)供電可靠性的規(guī)定。（3）優(yōu)質(zhì):應(yīng)滿足電能顧客對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的規(guī)定（4）經(jīng)濟(jì):供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡量地節(jié)省電能和減少有色金屬的消耗量。另外，在供電工作中，應(yīng)合理地解決局部和全局、現(xiàn)在和久遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的現(xiàn)在的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。我們這次的課程設(shè)計(jì)的題目是：某冶金機(jī)械修造廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)；作為工廠隨著時(shí)代的進(jìn)步和推動(dòng)和將來今年的發(fā)展，工廠的設(shè)施建設(shè)，特別是電力設(shè)施將提出相稱大的挑戰(zhàn)。因此，我們做供配電設(shè)計(jì)的工作，要做到未雨綢繆。為將來發(fā)展提供足夠的空間。這重要變現(xiàn)在電力電壓器及某些相稱重要的配電線路上，應(yīng)力求在滿足現(xiàn)在需求的基礎(chǔ)上從大選擇，以避免一臺(tái)變壓器或一組變壓器剛服役不到幾年就由于容量問題而出現(xiàn)“光榮下崗”的狀況發(fā)生。核心字：變電所供配電負(fù)荷計(jì)算無(wú)功賠償

目錄第一章緒論 5第二章總體設(shè)計(jì) 62.1工廠的負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率賠償 62.1.1全廠用電設(shè)備狀況 6 82.2工廠總降壓變電所的所址和型式的選擇 82.2.1車間變電所所址的選擇 82車間變電所的總體布置及規(guī)定 8(1)車間變電所的總體布置及規(guī)定 82.3工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇 92.3.1供電變壓器的選擇 9故選用35KV級(jí)SZ9型有載調(diào)壓電力變壓器,SZ9-5000/35。其技術(shù)參數(shù)以下： 102.3.2車間變電器的選擇 102.4工廠總降壓變電所主接線方案的設(shè)計(jì) 112.5短路電流的計(jì)算 132.5.1計(jì)算辦法 132.5.2計(jì)算過程 132.6總降壓變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 152.6.1高壓電氣設(shè)備的選擇 152.6.2高壓電氣設(shè)備校驗(yàn) 161按工作電壓選擇 162按工作電流來選擇熔斷器熔體的額定電流 163短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件 164短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件 162.7變電所進(jìn)線的選擇與校驗(yàn) 172.7.1高壓進(jìn)線引入線的選擇 172.8工廠高壓配電線路的擬定 182.8.1車間變電所的接線 182.8.2導(dǎo)線及其截面的選擇 202.9變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定 222.9.1二次回路方案選擇 222.9.2繼電器保護(hù)的整定 222.10總降壓變電所防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì) 232.10.1變電所的防雷保護(hù) 232.10.2變電所采用單支避雷針保護(hù) 232.10.3雷電侵入波的防護(hù) 242.10.4配電變壓器和電容器的保護(hù) 24配電變壓器的保護(hù)普通3～10KV變壓器應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器。6KVY，yn0接線變壓器防雷保護(hù)接線圖。如圖11-1所示。 24電力電容器的保護(hù)：裝在配電線路上的電容器，既是較貴重的電氣設(shè)備，也是線路的絕緣弱點(diǎn)，宜裝設(shè)閥型避雷器或間隙保護(hù)。電容器的保護(hù)接線圖11-2所示。 242.10.5接地裝置的設(shè)計(jì) 25第三章結(jié)論 26參考文獻(xiàn) 27后記 30第一章緒論配電網(wǎng)絡(luò)與輸電系統(tǒng)相比有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：配電饋線中的斷路器沿線鏈狀布置，線路中沒有母線；線路中有任意數(shù)量的斷開點(diǎn)，斷開點(diǎn)隨運(yùn)行方式變化，電流方向不擬定，因此保護(hù)必須是雙向的；配電網(wǎng)絡(luò)是有分支的網(wǎng)絡(luò)，配電線路中節(jié)點(diǎn)的分支含有任意性，使保護(hù)配合關(guān)系復(fù)雜化；配電網(wǎng)絡(luò)中有分布負(fù)荷，線路兩端負(fù)荷不平衡；在雙端供電的配電系統(tǒng)中電源可能有不相等的相角。根據(jù)配電網(wǎng)的特點(diǎn)，以常開型聯(lián)系開關(guān)為界能夠?qū)⑴潆娋W(wǎng)劃分成兩種基本類型的網(wǎng)絡(luò)：一種是單側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)，例如輻射狀、樹狀網(wǎng)和處在開環(huán)運(yùn)行的環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)；另一種是雙側(cè)電源供電網(wǎng)絡(luò)或處在閉環(huán)運(yùn)行的配電網(wǎng)絡(luò)環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)。我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展是電力市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然成果,長(zhǎng)久以來配電網(wǎng)的建設(shè)未得到應(yīng)有的重視,建設(shè)資金短缺,設(shè)備技術(shù)性能落后,事故頻繁發(fā)生,嚴(yán)重影響了人民生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,隨著電力的發(fā)展和電力市場(chǎng)的建立,配電網(wǎng)的單薄環(huán)節(jié)顯得越來越突出,形成電力需求與電網(wǎng)設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面。國(guó)家頒布設(shè)施的電力法的貫徹后,電力作為一種商品進(jìn)入市場(chǎng),接受顧客的監(jiān)督和選擇,甚至于對(duì)電力供應(yīng)中的停電影響追究電力經(jīng)營(yíng)者的責(zé)任。另首先,高精密的技術(shù)和裝備對(duì)電能質(zhì)量規(guī)定,配電網(wǎng)供電可靠性已是電力經(jīng)營(yíng)者必須考慮的重要問題。隨著市場(chǎng)觀念的轉(zhuǎn)變和電力發(fā)展的需求,配電網(wǎng)的自動(dòng)化已經(jīng)作為供電公司十分急迫的任務(wù)。都市電網(wǎng),從八十年代就意識(shí)到配電網(wǎng)的潛在危險(xiǎn),并極力呼吁致力于都市電網(wǎng)的改造工程,并組織全國(guó)性的大型會(huì)議對(duì)配電網(wǎng)改造提出了具體實(shí)施計(jì)劃,多個(gè)渠道湊集資金,提出更改計(jì)劃，運(yùn)用高技術(shù)、好性能的設(shè)備從事電網(wǎng)的改造?，F(xiàn)在我國(guó)配電網(wǎng)處在高速發(fā)展的時(shí)期,國(guó)家從政策上予以很大支持,含有對(duì)應(yīng)的資金條件,但我國(guó)配電網(wǎng)仍處在方案的探索時(shí)期,特別是我國(guó)配電網(wǎng)的規(guī)模及覆蓋面,市場(chǎng)之大是任何一種經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)或發(fā)展中國(guó)家無(wú)法比擬的,而我國(guó)配電網(wǎng)的發(fā)展也是隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展同時(shí)進(jìn)行,為了探索我國(guó)配電網(wǎng)自動(dòng)化方案,先后對(duì)國(guó)外配電網(wǎng)的模式進(jìn)行考察并在國(guó)內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)。第二章總體設(shè)計(jì)2.1工廠的負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率賠償2.1.1全廠用電設(shè)備狀況1生產(chǎn)任務(wù)及車間構(gòu)成工廠的生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格：本廠重要承當(dāng)全國(guó)冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鍛造、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。年生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件10000t，鑄鐵件3000t，鍛件1000t，鉚焊件2500t。(2)本廠車間構(gòu)成鑄鋼車間；鑄鐵車間；鍛造車間；柳焊車間；木型車間及木型庫(kù)；機(jī)修車間；砂庫(kù)；制材場(chǎng)；空壓站；鍋爐房；綜合樓；水塔；水泵房；污水提高站等。2全廠用電設(shè)備狀況（1）負(fù)載大小用電設(shè)備總安裝容量：7469.9KW計(jì)算負(fù)荷有功：4912.3KW無(wú)功：4180.2KVar計(jì)算視在功率：6450.2KVA（2）負(fù)荷類型本廠為三班工作制，最大有功負(fù)荷年運(yùn)用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)，屬于二級(jí)負(fù)荷。（3）全廠各車間負(fù)荷計(jì)算見表2-1。表2-1各車間380V負(fù)荷序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量(KW)KdCosφTga計(jì)算負(fù)荷變壓器臺(tái)數(shù)及容量P30Q30S30I30(1)No1變電所1鑄鋼車間0.40.651.178009361230.818702*630(2)No2變電所1鑄鐵車間10000.40.71.02400408517.42786.12砂庫(kù)1100.70.61.2377102.41128.331953小計(jì)1110477510.41698.62*400(3)No3變電所1柳焊車間12000.30.451.98360712.88001215.521水泵房280.750.80.752115.7526.2539.93小計(jì)381728.55822.21*1000(4)No4變電所1高壓站3900.850.750.88331.5291.72442671.52機(jī)修車間1500.250.651.1737.543.87557.6987.73鍛造車間2200.30.551.5266100.32120182.34木型車間1860.350.61.3365.186.514108.41164.75制材場(chǎng)200.280.61.335.67.4489.3314.26綜合樓200.91118181827.37小計(jì)523.6547.877757.81*800(5)No5變電所1鍋爐房3000.750.80.75225168.75281.25427.322水泵房280.750.80.752115.7526.2539.93倉(cāng)庫(kù)880.30.651.1726.430.9340.6761.84污水提高站140.650.80.759.16.82511.37517.35小計(jì)281.5222.255358.71*400各車間6千伏高壓負(fù)荷1電弧爐2*12500.90.870.5722501282.52586.2248.92工頻爐2*2000.80.90.48320153.6355.634.23空壓機(jī)2*2500.850.850.62425263.550048.14小計(jì)29951699.63443.61*4000闡明：NO1，NO2車間變電所設(shè)立兩臺(tái)變壓器外，其它設(shè)立一臺(tái)變壓器根據(jù)本廠實(shí)際狀況，采用并聯(lián)電容器在總壓降變電所的低壓(10KV)側(cè)進(jìn)行無(wú)功賠償，將功率因數(shù)提高到0.9。賠償前的功率因數(shù)：COSφ=P30/S30=4912.3÷6450.2=0.76。將COSφ由0.76提高到0.9所需的賠償容量（由無(wú)功功率賠償率表查得無(wú)功功率賠償Δqc=0.38）為：Qc=Δqc×P30=0.38×4912.3=1867KVar。采用BGF10.5-200-IW型苯甲基硅油紙、薄膜復(fù)合并聯(lián)電容器。其重要技術(shù)數(shù)據(jù)以下：額定電壓：10.5KV；標(biāo)稱容量：200Kvar；標(biāo)稱電容：5.79uf；頻率：50Hz；相數(shù)：1。電容器的個(gè)數(shù)為：n=Qc/q0=1867÷200=9.4，由于是單相的，n應(yīng)為3的倍數(shù)，因此12是3的倍數(shù)，電容器取12個(gè)。10KV側(cè)賠償后：S30′==5429.7KVA；P30′=4912.3+0.015×5429.7=4993.7KW；Q30′=4180.2-1867+0.06×5429.7=2639KVar；35KV側(cè)賠償后：S30"==5534.5KVA；COSφ′=P30′/S30"=0.903>0.9,滿足規(guī)定。工廠電源從電業(yè)部門某220/35KV變壓所，用35KV雙回架空線引入本廠，其中一種做為工作電源，一種做為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，該變電所距廠東側(cè)8公里。供電電壓等級(jí)：由顧客選用35KV或10KV的一種電壓供電。2.2工廠總降壓變電所的所址和型式的選擇2.2.1車間變電所所址的選擇普通在靠近負(fù)荷中心設(shè)變配電所，涉及變壓器室，高壓配電室、低壓配電室、控制室、值班室、維修室。在負(fù)荷比較大而集中的車間設(shè)車間變電所。變配電所應(yīng)盡量遠(yuǎn)離多塵、有腐蝕性氣體的場(chǎng)合，如無(wú)法遠(yuǎn)離，則不設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。變壓器室盡量避免西曬，配電室普通應(yīng)有個(gè)門，各房間的門均應(yīng)朝外開，當(dāng)高壓室與控制室、低壓室間有門相通時(shí)，門應(yīng)朝控制室或低壓室方向開。1車間變電所所址選擇的規(guī)定(1)靠近負(fù)荷中心這樣能夠縮短低壓配電線路，減少了線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬的消耗量。(2)靠近電源側(cè)。(3)設(shè)備運(yùn)輸方便應(yīng)考慮到電力變壓器和高低壓開關(guān)柜等大件設(shè)備的運(yùn)輸通道。(4)不應(yīng)設(shè)在有激烈振動(dòng)的場(chǎng)合振動(dòng)場(chǎng)合不僅影響變配電所本身建筑及其中設(shè)備的安全，并且可造成開關(guān)設(shè)備和繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。(5)不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室附近及地勢(shì)低洼和易積水的場(chǎng)合。(6)不適宜設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正下方或正上方。(7)不應(yīng)妨礙公司單位的發(fā)展，并適宜考慮將來發(fā)展的可能。2車間變電所的總體布置及規(guī)定(1)車間變電所的總體布置及規(guī)定便于運(yùn)行維護(hù)；確保運(yùn)行安全；便于進(jìn)出線；節(jié)省土地和建筑費(fèi)；留有發(fā)展余地。N01變電所裝設(shè)在鑄鋼車間內(nèi)，N02變電所裝設(shè)采用外附式，N03變電所裝設(shè)采用外附式，N04變電所裝設(shè)采用獨(dú)立式。機(jī)械廠的總降壓變電所及車間變電所的批示如圖3-1所示。1-鑄鋼車間；2-鑄鐵車間；3-鍛造車間；4-柳焊車間；5-木型車間及木型庫(kù)；6-機(jī)修車間；7-砂庫(kù)；8制材場(chǎng)；9-空壓場(chǎng)；10-鍋爐房；11綜合樓；12水塔；13水泵房1#2#；14污水提高站35kv高壓變電所；車間變電所；負(fù)荷圈；高壓配電線；低壓配電線圖3-12.3工廠總降壓變電所主變壓器的型式、容量和數(shù)量的選擇2.3.1供電變壓器的選擇1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇由于該廠的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性規(guī)定較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，方便當(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。2變電所主變壓器容量的選擇裝設(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)滿足下列兩個(gè)條件：

（1）任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST≥（0.6～0.7）S′30（1）；（2）任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）；①由于S′30（1）=6450.2KVA，且該廠本廠三班制，年最大有功負(fù)荷運(yùn)用小時(shí)數(shù)為6000h。屬二級(jí)負(fù)荷。②選變壓器ST（0.6～0.7）×6450.2=（3870.12～4515.14）KVASTS′30（Ⅰ+Ⅱ）

因此選5000KV·A的變壓器二臺(tái)故選用35KV級(jí)SZ9型有載調(diào)壓電力變壓器,SZ9-5000/35。其技術(shù)參數(shù)以下：額定容量：5000KVA一次側(cè)額定電壓：35KV二次側(cè)額定電壓：10KV聯(lián)結(jié)組別：Yd11空載損耗：ΔPk=5.20KW短路損耗：ΔPe=36KW短路阻抗百分值：UZ%=7%空載電流百分值：Ik%=0.7%當(dāng)電流通過變壓器時(shí)，就要引發(fā)有功功率和無(wú)功功率的損耗，這部分功率損耗也需要由電力系統(tǒng)供應(yīng)。因此，在擬定車間主結(jié)線母線時(shí)需要考慮到這部分功率損耗。2.3.2車間變電器的選擇1車間變電站變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則：（1）對(duì)于普通的生產(chǎn)車間盡量裝設(shè)一臺(tái)變壓器；（2）如果車間的一、二級(jí)負(fù)荷所占比重較大，必須兩個(gè)電源供電時(shí)，則應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。每臺(tái)變壓器均能承當(dāng)對(duì)全部一、二級(jí)負(fù)荷的供電任務(wù)。如果與相鄰車間有聯(lián)系線時(shí)，當(dāng)車間變電站出現(xiàn)故障時(shí)，其一、二級(jí)負(fù)荷可通過聯(lián)系線確保繼續(xù)供電，則亦能夠只選用一臺(tái)變壓器。（3）當(dāng)車間負(fù)荷晝夜變化較大時(shí)，或由獨(dú)立（公用）車間變電站向幾個(gè)負(fù)荷曲線相差懸殊的車間供電時(shí)，如選用一臺(tái)變壓器在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上顯然是不合理的，則亦裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。變壓器容量的選擇：（1）變壓器的容量ST（可近似地認(rèn)為是其額定容量SN·T）應(yīng)滿足車間內(nèi)全部用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷S30的需要，即STS30；（2）低壓為0.4KV的主變壓器單臺(tái)容量普通不適宜不不大于1000KV·A（JGJ/T16—92規(guī)定）或1250KV·A（GB50053—94規(guī)定）。如果用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，亦可選用較大容量的變壓器。這樣選擇的因素：一是由于普通車間的負(fù)荷密度，選用1000-1250KV·A的變壓器更靠近于負(fù)荷中心，減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量；另一是限于變壓器低壓側(cè)總開關(guān)的斷流容量。2車間變電所的變壓器選擇根據(jù)負(fù)荷的大小容量選擇變壓器的型號(hào)。變壓器需要考慮的技術(shù)參數(shù):額定容量；一次側(cè)額定電壓；二次側(cè)額定電壓；聯(lián)結(jié)組別空載損耗；短路損耗；短路阻抗百分值；空載電流百分值變壓器的有功損耗為：ΔPT=0.015×S30變壓器的無(wú)功損耗為：ΔQT=0.06×S30以上二式中S30為變壓器二次側(cè)的視在計(jì)算功率。車間變電所的設(shè)計(jì)變壓器選擇如表4-1。表4-1車間變電所變壓器型號(hào)負(fù)荷率有功損耗無(wú)功損耗聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)臺(tái)數(shù)及容量No1S9-630/10（6）0.971256.16Yyn02×630No2S9-400/10（6）0.817.1630.62Yyn02×400No3S9-1000/10（6）0.835.7243.71Yyn01×1000No4S9-800/10（6）0.947.8532.71Yyn01×800No5S9-500/10（6）0.94.213.34Yyn01×500高壓設(shè)備端S9-4000/10（6）0.944.93101.98Yd111×40002.4工廠總降壓變電所主接線方案的設(shè)計(jì)普通大中型公司采用35～110KV電源進(jìn)線時(shí)都設(shè)立總降壓變電所，將電壓降至6～10KV后分派給各車間變電所。總降壓變電所主接線普通有線路—變壓器組、單母線、內(nèi)橋式、外橋式等幾個(gè)接線方式。通過一系列的比較，機(jī)械修造廠選擇的總降壓變電所為內(nèi)橋式主接線方式。內(nèi)橋式主接線如圖5-1所示。線路1WL，2WL來自兩個(gè)獨(dú)立電源，通過斷路器1QF，2QF分別接至變壓器1T，2T的高壓側(cè)，向變電所供電，變壓器回路僅裝隔離開關(guān)3QS，6QS。當(dāng)線路1WL發(fā)生故障或檢修時(shí)，斷路器1QF斷開，變壓器1T由線路2WL經(jīng)橋接斷路器3QF繼續(xù)供電。同理，當(dāng)2WL發(fā)生故障或檢修時(shí)，變壓器2T可由線路1WL繼續(xù)供電。因此，這種主接線大大提高了供電的可靠性和靈活性。但當(dāng)變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)變壓器1T發(fā)生故障時(shí)1QF和3QF因故障跳閘，此時(shí)，打開3QS后再合上1QF和3QF，即可恢復(fù)1WL線路的工作。這種接線合用于大中型公司的一、二級(jí)負(fù)荷供電。內(nèi)橋式接線合用于下列條件的總降壓變電所：（1）供電線路長(zhǎng)，線路故障幾率大；（2）負(fù)荷比較平穩(wěn)，主變壓器不需要頻繁切換操作；（3）沒有穿越功率的終端總降壓變電所。所謂穿越功率，是指某一功率由一條線路流入并穿越橫跨橋又經(jīng)另一線路流出的功率。圖5-12.5短路電流的計(jì)算2.5.1計(jì)算辦法工廠供電系統(tǒng)規(guī)定正常的不間斷的對(duì)用電負(fù)荷供電，以確保工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行，但由于多個(gè)因素也難免出現(xiàn)故障。因此，在工廠供電設(shè)計(jì)和運(yùn)行中不僅要考慮正常運(yùn)行的狀況，并且還要考慮發(fā)生故障的狀況，最嚴(yán)重的是發(fā)生短路故障。(1)短路的因素：短路的重要因素是由電器設(shè)備載流部分的絕緣損壞，另外，尚有工人操作時(shí)違反規(guī)程發(fā)生失誤等。(2)短路的形成在三相系統(tǒng)中,可能發(fā)生三相短路、單相短路和兩相接地短路。(3)高壓電網(wǎng)中短路電流的計(jì)算辦法。①對(duì)稱的短路電流計(jì)算對(duì)于無(wú)限容量系統(tǒng),有標(biāo)么電抗法、短路功率法。對(duì)于有限容量系統(tǒng),有實(shí)用運(yùn)算曲線法，有單位制計(jì)算發(fā)。②非對(duì)稱的短路電流計(jì)算應(yīng)用(電)網(wǎng)阻抗合成計(jì)算在本設(shè)計(jì)中，供電部門變電所0.1KV母線為無(wú)限大電源系統(tǒng)，計(jì)算三相短路電流辦法，采用標(biāo)么電抗法。2.5.2計(jì)算過程(1)繪制計(jì)算電路如圖6-1所示。圖6-1(2)擬定基準(zhǔn)值設(shè)Sd=100MVA,Ud1=Uc,即高壓側(cè)Ud1=37KV,另一側(cè)Ud2=10.5KV,則Id1=Sd/Ud1=100MVA÷(1.32×37KV)=1.56KAId2=Sd/Ud2=100MVA÷(1.32×10.5KV)=5.5KA(3)計(jì)算短路中各元件的電抗標(biāo)幺值最大運(yùn)行下：①電力系統(tǒng)X1*=100MVA÷200MVA=0.5②架空線路查表6得LJ-120型鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度查得：R0=0.28Ω/KM,X0=0.4Ω/KM,故X2*=X4*=（0.4×8）×(100MVA÷37KV2)=0.24③電力變壓器查5表得Uz%=7%,故X3*=X5*=0.07×100MVA÷5000KVA=1.4因此繪等效電路，如圖6-2所示。圖6-2(4)計(jì)算K-1點(diǎn)（37KV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量。①總電抗標(biāo)幺值X=X1*+X2*//X4*=0.5+0.24÷2=0.62②三相短路電流周期分量效值I=Id1/X=1.56KA÷0.62=2.6KA③其它短路電流I"(3)=I=I=2.6KAi=2.55I"(3)=2.55×2.6KA=6.63KAI=1.51I"(3)=1.51×2.6KA=3.9KA④三相短路容量S=Sd/X=100MVA÷0.62=161.3MVA(5)計(jì)算K-2點(diǎn)（10.5KV）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量①總電抗標(biāo)幺值X=X1*+X2*//X4*+X3*//X5*=0.5+0.24÷2+1.4÷2=1.32②三相短路電流周期分量有效值I=Id1/X=5.5KA÷1.32=4.2KA③其它短路電流I"(3)=I=I=4.2KAi=1.84I"(3)=2.55×4.2KA=10.7KAI=1.09I"(3)=1.51×5.07KA=6.3KA④三相短路容量S=S/X=100MVA÷1.32=76MVA最大運(yùn)行方式下得到的成果見表6-1所示。表6-1三相短路電流/KA三相短路容量/MVAIK（3）I（3）I∞（3）ish（3）Ish（3）SK（3）K-12.62.62.66.63.9161.3K-24.24.24.210.76.3762.6總降壓變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)2.6.1高壓電氣設(shè)備的選擇35KV側(cè)選擇SW2-35/600型高壓斷路器、GW5-35G/600-72型高壓隔離開關(guān)、LCW-35型電流互感器、JDJ-35型電壓互感器、ZS-35/4棒式和ZSX一35/4懸掛式棒式兩種類型的絕緣子，避雷器FZ-35，RN2-35型熔斷器。10KV側(cè)選擇SN10-10I/630型少油斷路器、GN6-10/600-52型隔離開關(guān)、LFZJ1-10型屋內(nèi)式電流互感器、JSJW-10型三相五柱油浸式電壓互感器,RN2-10型熔斷器,避雷器FS-10。2.6.2高壓電氣設(shè)備校驗(yàn)1按工作電壓選擇電器額定電壓應(yīng)不低于所在電路額定電壓即。2按工作電流來選擇熔斷器熔體的額定電流普通電器額定電流應(yīng)不低于所在電路的計(jì)算電流即。3短路動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件（1）斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的動(dòng)穩(wěn)定電流的峰值應(yīng)不不大于可能的最大的短路沖擊電流，或其動(dòng)穩(wěn)定電流有效值應(yīng)不不大于可能的最大的短路沖擊電流即；。（2）電流互感器大多數(shù)給出動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，其動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為；式中，為電流互感器的額定一次電流。4短路熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)條件斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為式中，為電器的熱穩(wěn)定電流；t為其熱穩(wěn)定時(shí)間；為通過電器的三相短路穩(wěn)態(tài)電流；為短路發(fā)熱假想時(shí)間。電流互感器大多給出熱穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定時(shí)間t，其熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為式中，為電流互感器額定一次電流母線、電纜的短路熱穩(wěn)定度,可按其滿足熱穩(wěn)定度的最小截面來校驗(yàn)，即式中，A為母線、電纜的導(dǎo)體截面積；C為導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)，35千伏高壓側(cè)的短路計(jì)算值：Ik=2.6KA,Ish=3.9KA,ish=6.6KA。過程：SW2-35/630型高壓斷路器校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV額定工作電流630A線路計(jì)算電流92.75A額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值17KAish(3)=6.6KA4S熱穩(wěn)定電流是6.62×422.62×1.12GW5-35G/630-72型高壓隔離開關(guān)校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV額定工作電流630A線路計(jì)算電流92.75A額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值72KAish(3)=6.6KALCW-35型電流互感器校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV額定工作電流500A線路計(jì)算電流92.75A額定動(dòng)穩(wěn)定電流峰值210KAish(3)=6.6KA熱穩(wěn)定合格JDJ-35型電壓互感器校驗(yàn)：額定工作電壓35KV線路計(jì)算電壓35KV1S熱穩(wěn)定電流是(65+0.1)×1=4238.01KA2.62×1.12經(jīng)計(jì)算以上設(shè)備都合格。2.7變電所進(jìn)線的選擇與校驗(yàn)2.7.1高壓進(jìn)線引入線的選擇負(fù)荷較大、線路較長(zhǎng)時(shí)，特別是35KV及以上的輸電線路，重要應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇導(dǎo)線截面。1選鋁架空線的線路，由于最大有功負(fù)荷年運(yùn)用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)，jl=0.9A/mm2,Al=90/0.9A/mm2=100mm2取最靠近的原則截面120mm2，選用LJ-120型鋁絞線，Ial=352A＞90A，滿足發(fā)熱條件，35KV架空線鋁絞線的最小允許截面Amin=35mm2,LJ-120型鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度規(guī)定。查得：RO=0.28/KM,X0=0.4/KM。線路電壓損耗：故△U=(P30×R0+Q30×X0)/UN=[4912.3×(8×0.28)+4180.2×(8×0.4)]/35=696.5V。線路電壓損耗百分值：△U﹪=△U/UN×100﹪=1.99﹪。線路功率損耗：△Pwl=3I30×I30Rwl+3I30×I30Xwl=16.5KW。2選鋼芯鋁絞線架空線的線路由于最大有功負(fù)荷年運(yùn)用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)，j2=1.75A/mm2，A2=90A/1.75A/mm2=51.4mm2取最靠近的原則截面70mm2，選用LGJ-70型鋁絞線Ial=259A＞90A,滿足發(fā)熱條件，35KV架空線鋼芯鋁絞線的最小允許截面Amin=25mm2,LGJ-70型鋼芯鋁絞線也滿足機(jī)械強(qiáng)度規(guī)定。查得：RO=0.48/KM，X0=0.41/KM.故△U=(P30×R0+Q30×X0)/UN=[4912.3×(8×0.48)+4180.2×(8×0.41)]/35=930.7V。線路電壓損耗百分值：△U﹪=△U/UN×100﹪=2.65﹪線路功率損耗；△Pwl=3I30×I30Rwl+3I30×I30Xwl=21.6KW。兩種線路方案的經(jīng)濟(jì)比較如表8-1所示表8-1線路架空線功率損耗(kw)電壓損耗百分值與否滿足發(fā)熱與否滿足機(jī)械強(qiáng)度LJ16.51.99﹪是是LGJ21.62.65﹪是是從上述的技術(shù)比較來看.選擇LJ-120型鋁絞線比較經(jīng)濟(jì),故線路采用LJ-120型鋁絞線。2.8工廠高壓配電線路的擬定2.8.1車間變電所的接線6～10kV配電所普通采用單母線或單母線分段的接線方式。1單母線接線普通為一路電源進(jìn)線，而引出線能夠有任意數(shù)目。只合用于對(duì)三級(jí)負(fù)荷供電。2單母線分段接線兩回路電源進(jìn)線、母線分段運(yùn)行的方式比較合用于大容量的二、三級(jí)負(fù)荷。因此10KV側(cè)采用單母線分段接線。車間變電所在系統(tǒng)中的作用:將6～10KV的電源電壓降至380/220V的使用電壓，并送至車間各個(gè)低壓用電設(shè)備。對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷或用電量較大的車間變電所（或全廠性的變電所），應(yīng)采用兩回路進(jìn)線兩臺(tái)變壓器的接線，如圖9-1所示。圖9-1對(duì)供電可靠性規(guī)定較高、季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變化較大、以及負(fù)荷比較集中的車間（或中、小公司），其變電所設(shè)有二臺(tái)以上變壓器，并考慮此后的發(fā)展需要（如增加高壓電動(dòng)機(jī)回路），采用高壓側(cè)單母線、低壓側(cè)單母線分段的接線方式，如圖9-2所示。圖9-2備注：在擬定變配電所的主接線時(shí)，除了應(yīng)滿足對(duì)主接線所提出的基本規(guī)定之外，還要注意下列幾個(gè)問題：（1）備用電源：對(duì)一級(jí)負(fù)荷，變配電所的進(jìn)線必須有備用電源，對(duì)二級(jí)負(fù),應(yīng)設(shè)法獲得低壓備用電源。（2）電源進(jìn)線方式：有條件的都宜采用架空進(jìn)線加電纜引入段。（3）設(shè)備選擇原則：在滿足安全可靠供電的前提下，力求簡(jiǎn)化線路，選用最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備。3雙電源車間變電所的低壓母線分段方式對(duì)雙電源的車間變電所，其工作電源可引自本車間變電所低壓母線，也可引自鄰近車間變電所低壓母線。備用電源則引自鄰近車間380/220V配電網(wǎng)。如規(guī)定帶負(fù)荷切換或自動(dòng)切換時(shí)，在工作電源和備用電源的進(jìn)線上，均需裝設(shè)自動(dòng)空氣開關(guān)。對(duì)于裝有兩臺(tái)變壓器的車間變電所，低壓380/220V母線的分段方式及分段開關(guān)設(shè)備，可根據(jù)車間負(fù)荷的重要性而有所不同。對(duì)于只用一臺(tái)變壓器的車間，就直接一條線引入就可，用單母線。2.8.2導(dǎo)線及其截面的選擇1高低壓母線的選擇根據(jù)《電力變壓器室布置》原則圖集的規(guī)定，35KV、10KV母線選擇LMY-3（40×4）即母線大小為40mm×40mm；380母線選NO1：LMY-3（80×8）+50×5即母線大小為80mm×8mm,中性母線大小為50mm×5mm；NO2：LMY-3（60×6）+40×4；NO3：LMY-3(120×10)+80×8；NO4：LMY-3(100×8)+60×6。2由主變到引入電纜的選擇校驗(yàn)采用YJL22型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。(1)按發(fā)熱條件選擇。由I30=410.8A及土壤溫度，初選纜芯為500mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=441A＞I30，滿足發(fā)熱條件。(2)校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。按式Amin=170mm2＜500mm2，因此YJL22-3×500的電纜滿足規(guī)定。3車間變電所進(jìn)線的選擇（1）饋電給NO1的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。①按發(fā)熱條件選擇。由I30=34A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6A＞I30,滿足發(fā)熱條件。②校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。按式Amin=13.8mm2＜25mm2因此YJL22滿足規(guī)定，即選YJL22-3×25的電纜。（2）饋電給NO2的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。①按發(fā)熱條件選擇。由I30=17.8A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6A＞I30，滿足發(fā)熱條件。②校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。按式Amin=9mm2＜25mm2因此YJL22滿足規(guī)定,即選YJL22-3×25的電纜。(3)饋電給NO3的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。①按發(fā)熱條件選擇。由I30=45A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6A＞I30，滿足發(fā)熱條件。②校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。按式Amin=23mm2＜25mm2因此YJL22滿足規(guī)定，即選YJL22-3×25的電纜。(4)饋電給NO4的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。①按發(fā)熱條件選擇。由I30=42A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6A＞I30，滿足發(fā)熱條件。②校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。按式Amin=21mm2＜25mm2因此YJL22滿足規(guī)定，即選YJL22-3×25的電纜。(5)饋電給NO5的變電所的線路采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。①按發(fā)熱條件選擇。由I30=20A及土壤溫度，初選纜芯為25mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=93.6A＞I30，滿足發(fā)熱條件。②校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。按式Amin=10mm2＜25mm2因此YJL22滿足規(guī)定，即選YJL22-3×25的電纜。4車間6千伏變壓負(fù)荷端的變壓器線路的選擇采用YJL22交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。1）按發(fā)熱條件選擇。由I30=199A及土壤溫度，初選纜芯為120mm2的交聯(lián)電纜，其Ial=205A＞I30，滿足發(fā)熱條件。2）校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定。按式Amin=6.4mm2＜25mm2，因此YJL22滿足規(guī)定,即選YJL22-3×120的電纜。綜合以上所選變電所進(jìn)線的電纜型號(hào)規(guī)格以下表9-1所示。表9-1線路名稱導(dǎo)線或電纜的型號(hào)規(guī)格結(jié)論由主變到引入電纜YJL22-3×500合格饋電給NO1的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO2的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO3的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO4的變電所的線路YJL22-3×25合格饋電給NO5的變電所的線路YJL22-3×25合格車間6千伏變壓負(fù)荷端的變壓器線路YJL22-3×120合格2.9變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定2.9.1二次回路方案選擇二次回路操作電源是供高壓斷路器跳、合閘回路和繼電保護(hù)裝置、信號(hào)回路、監(jiān)視系統(tǒng)及其它二次回路所需的電源。二次回路是用來控制、批示、監(jiān)測(cè)和保護(hù)一次電路運(yùn)行的電路。設(shè)立自動(dòng)重疊閘APD以使短路器自動(dòng)重新合閘，快速恢復(fù)供電；準(zhǔn)備備用電源，自動(dòng)投入裝置APD，提高供電的可靠性，并且還應(yīng)裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置和中央信號(hào)裝置。2.9.2繼電器保護(hù)的整定對(duì)于線路的相間短路保護(hù)，重要采用帶時(shí)限的過電保護(hù)和瞬時(shí)機(jī)構(gòu)，使斷路器跳閘，切除短路故障部分。對(duì)于單相接地保護(hù)可才用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電所的高壓母線上，動(dòng)作于信號(hào)。原則：帶時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作電流Iop，應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流；電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流即速斷電流Iopi應(yīng)按躲過它所保護(hù)線路的末端的最大短路電流Ik.max來整定。變壓器過電流保護(hù)和速斷保護(hù)；過電流保護(hù)Iop＝KrelKwIL.max/KreKi＝1.3×1×2×82.5÷0.8×40=6.5A選擇DL15型電流繼電器，線圈并聯(lián)，動(dòng)作電流整定為7A；則保護(hù)一次側(cè)的動(dòng)作電流為：I=×I=(40/1.0)×7=280A敏捷度校驗(yàn)：K==(1/2×Imin×10.5÷37)÷280=1.98>1.5滿足規(guī)定。2.10總降壓變電所防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)2.10.1變電所的防雷保護(hù)普通35KV及下列變、配電所的直擊雷需用獨(dú)立避雷針保護(hù)。獨(dú)立避雷針的設(shè)立規(guī)定：（1）獨(dú)立避雷針與被保護(hù)物之間應(yīng)保持一定的距離，以免避雷針上落雷時(shí)造成對(duì)保護(hù)物的反擊。避雷針對(duì)被保護(hù)物不發(fā)生反擊的最小距離Sa應(yīng)滿足下式的規(guī)定：式中，Rsh為獨(dú)立避雷針的沖擊接地電阻；h為獨(dú)立避雷針校驗(yàn)高度。（2）獨(dú)立避雷針宜裝設(shè)獨(dú)立的接地電阻，工頻接地電阻不適宜不不大于10。獨(dú)立避雷針的接地裝置與被保護(hù)物的接地間最小允許的距離式中，Se為地中距離，普通不應(yīng)不大于3m。（3）獨(dú)立避雷針不適宜設(shè)在人經(jīng)常通行的地方。2.10.2變電所采用單支避雷針保護(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。避雷針在地面上的保護(hù)半徑r=1.5h，如被保護(hù)物的高度為時(shí)，在水平面上的保護(hù)半徑按下列公式計(jì)算：當(dāng)h/2時(shí)，=（h-）p；當(dāng)﹤h/2時(shí)，=（1.5h-2）pp-----考慮到針太高時(shí)保護(hù)半徑不成比例而應(yīng)減小的系數(shù)。當(dāng)h30m時(shí)，p=1；當(dāng)30﹤h120m時(shí)，。h---避雷針的高度；----避雷針在高度水平面上的保護(hù)半徑；----被保護(hù)物的高度。2.10.3雷電侵入波的防護(hù)（1）在10KV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS-10型閥式避雷器。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端相連。（2）在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)與GG-1A（F）-54型開關(guān)柜，其中配有FS-10型閥式避雷器，靠近主變壓器。主變壓器重要靠這