軋鋼廠變電所設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1緒論1.1本課題的意義在軋鋼廠里，電能雖然說是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力,但它在工業(yè)產(chǎn)品成本中所占的比重一般較小。眾所周知,電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的主要能源和動(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以供現(xiàn)代工廠應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。因此,電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及人民群眾生活中的應(yīng)用極為廣泛。電能的重要性，并不在于它在生產(chǎn)成本中或投資總額中所占比重的多少,而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動(dòng)效率，降低生產(chǎn)成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。因此，做好工廠供電設(shè)計(jì)工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，具有十分重要的意義。由于節(jié)約能源是軋鋼廠供電的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好軋鋼廠供電工作，對于節(jié)約能源、促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展,也具有十分重大的作用。工廠供電工作的目的就是為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證軋鋼廠生產(chǎn)和生活用電的需求，并做好節(jié)能減排工作，就一定要達(dá)到安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的要求。此外，在供電工作中，合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展[1]。本次設(shè)計(jì)是軋鋼廠變電所改擴(kuò)建設(shè)計(jì)。軋鋼廠規(guī)模的不斷擴(kuò)大，軋鋼產(chǎn)耗電功率越來越高，保障電能在變配電所中的有效利用,提高電能利用率，提高軋鋼廠功率因數(shù),現(xiàn)今軋鋼廠生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大對生產(chǎn)的可靠性要求也十分高，要求能更好的為工業(yè)服務(wù),保證生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能和減排工作，根據(jù)軋鋼廠供電要求，確保供電在工廠中正常運(yùn)行.1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況近年來，我國電力系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)成為一個(gè)值得探討的問題，根據(jù)我國變電站的發(fā)展情況以及我國的國情來看我國的變電站設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢.尤其是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，我國變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢。在我國在經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)域中取得了快速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，為我國變電站的發(fā)展起到了強(qiáng)有力的推動(dòng)作用，越來越多的新技術(shù)新產(chǎn)品應(yīng)用到變電站方面，具體來說，使我國變電站設(shè)計(jì)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：（1)變電站接線方案趨于簡單隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡化趨于可能。簡化接線方案集中在這些方面：我國500kV和330kV電壓等級的接線較多采用3/2斷路器接線，但現(xiàn)在有些設(shè)計(jì)院提出,根據(jù)工程情況，可采用3/2斷路器變壓器-母線組接線，可靠性與3/2斷路器接線基本相同，卻可以降低投資。(2)大量采用新的電氣一次設(shè)備近年來電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn),設(shè)備趨于無油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降,伴隨著國產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用GIS配電裝置。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無油化、真空開關(guān)、SF6開關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。這些設(shè)備運(yùn)行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便，價(jià)格介于常規(guī)電氣設(shè)備與GIS之間,是電氣設(shè)備今后發(fā)展的一個(gè)方向，符合我國目前的國情和技術(shù)發(fā)展方向[2]。(3）變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)新動(dòng)向變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)近幾年一直是電力建設(shè)的一個(gè)熱點(diǎn)。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化也采用了新的技術(shù),其技術(shù)動(dòng)向主要為全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)新型的全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)思想上實(shí)現(xiàn)了變電站二次系統(tǒng)由面向功能設(shè)計(jì)向面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的重要轉(zhuǎn)變。系統(tǒng)不再單純考慮某一個(gè)量,而是為某一設(shè)備配置完備的保護(hù)、監(jiān)控和測量功能裝置,以完成特定的功能，從而并保證了系統(tǒng)的分布式開放性。從技術(shù)發(fā)展的趨勢看，將來的測控設(shè)備還將和一次設(shè)備完全融合，即實(shí)現(xiàn)所謂的智能一次設(shè)備，每個(gè)對象均含有保護(hù)、監(jiān)控、計(jì)費(fèi)、操作、閉鎖等一系列功能及信息庫，面向外界的僅是一個(gè)通信口，采用全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)將是必然的結(jié)果。1。3本課題的要求1.3.1工程概況某小型軋鋼廠原設(shè)有總配電所一座，有地區(qū)變電所提供兩回10kV電纜線路供電。現(xiàn)因產(chǎn)需要，擬再擴(kuò)建線材、電爐、型鋼三個(gè)車間。原有的總配電所的供電能力和供電方式已不能適應(yīng)現(xiàn)有負(fù)荷的需要，因此準(zhǔn)備在工廠內(nèi)新建一個(gè)35/10kV的總降壓變電所。該變電所除向新建的三個(gè)車間供電外同時(shí)給工廠原有的總配電所供電.原由地區(qū)變電所提供的兩回10kV線路該接到總降壓變電所的10kV母線上作為總降壓變電所的備用電源。1.3.2設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料1）全廠用電設(shè)備情況:全廠絕大部分用電設(shè)備屬二類負(fù)荷，工廠有20％的負(fù)荷需要有備用電源;本廠為三班工作制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)；工廠負(fù)荷中除了380V的低壓負(fù)荷外，還有10kV的高壓負(fù)荷。工廠原總配電所的有功計(jì)算負(fù)荷為2200kW，無功計(jì)算負(fù)荷為1000kvar，其它負(fù)荷見表1.1。表1。1工廠負(fù)荷情況表序號用電負(fù)荷名稱設(shè)備容量（kW）Kdcosφtgφ1線材車間8700。350.651。172電爐車間3500.60.80。753型鋼車間9000。60。80。75表1。2新建各車間的高壓負(fù)荷序號用電負(fù)荷名稱設(shè)備容量(kW）Kdcosφtgφ1線材車間3×4000。80。80。752電爐車間3×6500。90。870。573型鋼車間2×5500.80.80。752)廠的自然條件當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?0℃；土壤0。8米深處一年中最熱月平均氣溫為20℃；年雷暴日為34天；土壤凍結(jié)深度為0。8米；土壤性質(zhì)以砂質(zhì)粘土為主。1.3.3．供用電協(xié)議：（1）電源：原地區(qū)變電所在該廠西北方向，由它提供的10kV線路到工廠總降壓變電所的距離為2。5km，而35kV線路來自距本廠北側(cè)9km電力系統(tǒng)的另一個(gè)變電所，兩個(gè)系統(tǒng)變電所均可視為無窮大系統(tǒng)。為充分利用原有設(shè)備,經(jīng)和供電部門協(xié)商，原來給工廠供電的10kV線路作為工廠的備用電源，但是10kV電源和35kV電源不能同時(shí)給工廠供電，并且10kV線路只能提供工廠所需的部分電源,不能提供工廠的全部負(fù)荷.（2)電力系統(tǒng)10kV出線端的最大三相短路容量為200MVA,最小三相短路容量為150MVA；電力系統(tǒng)35kV出線端的最大三相短路容量為500MVA，最小三相短路容量為300MVA；(3）工廠的35kV和10kV進(jìn)線按供電部門的要求均需安裝用電計(jì)量，并規(guī)定35kV進(jìn)線處的功率因數(shù)不得低于0。9,對10kV備用線路的功率因數(shù)也不得低于0。85。（4）電力系統(tǒng)10kV出線處的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要求不大于1。6s；35kV出線處的繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不得大于2。2s。2負(fù)荷計(jì)算與無功補(bǔ)償2。1負(fù)荷計(jì)算的意義電力負(fù)荷又稱負(fù)荷，有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用戶,如說重要負(fù)荷、一般負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等.另一種是指用電設(shè)備或用戶耗用的功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、空負(fù)荷（空載)、滿負(fù)荷（滿載）等.要進(jìn)行軋鋼廠的供電設(shè)計(jì)，必須首先將這些原始資料變成電力設(shè)計(jì)所需要的假想負(fù)荷——即計(jì)算負(fù)荷，然后根據(jù)計(jì)算負(fù)荷按允許發(fā)熱條件來確定發(fā)電機(jī)組和變壓器的容量，選擇供電系統(tǒng)的導(dǎo)線截面,確定提高功率因數(shù)的措施，選擇及整定保護(hù)設(shè)備以及校驗(yàn)供電電壓的質(zhì)量等等。所以，電力負(fù)荷的計(jì)算是整個(gè)工程供電設(shè)計(jì)的依據(jù).如負(fù)荷計(jì)算過低可能使供電元件過熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常工作，甚至影響工程的戰(zhàn)時(shí)指揮、通信聯(lián)絡(luò)等戰(zhàn)時(shí)作用的發(fā)揮。反之，如果負(fù)荷計(jì)算過大，將使發(fā)電機(jī)組和變樂器的容量過大，會(huì)使工程的一次性投資增加，過大的設(shè)備在長期負(fù)荷率嚴(yán)重不足的情況下運(yùn)行也不經(jīng)濟(jì)。因此，負(fù)荷計(jì)算的正確與否，將直接關(guān)系到工程的供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，必須認(rèn)真對待［3]。2。2負(fù)荷計(jì)算的公式本文采用需要系數(shù)法,需用系數(shù)法是在大量的測量與統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，給出各類負(fù)荷的需用系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，然后把設(shè)備功率乘以需用系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。負(fù)荷計(jì)算的公式如下：（1)單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定對于單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷可按下式計(jì)算:(2)多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定對于車間變電所低壓母線上，一般有多組用電設(shè)備同時(shí)工作，由于各個(gè)設(shè)備最大負(fù)荷不是同時(shí)出現(xiàn)的，因此在求多組用電設(shè)備負(fù)荷時(shí)需加同時(shí)系數(shù)，2.3計(jì)算過程2.3.1線材車間（1）車間變壓器低壓側(cè)負(fù)荷已知，則由于每臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)要滿足所有電氣設(shè)備70%的負(fù)荷，故變壓器的容量所以選2臺(tái)S9—400/10(Yyn0）變壓器，變壓器主要技術(shù)參數(shù)為：，,，,，則變壓器的損耗車間變壓器高壓側(cè)負(fù)荷（2）車間10KV負(fù)荷2。3.2電爐車間(1）車間變壓器低壓側(cè)負(fù)荷已知，則由于每臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)要滿足所有電氣設(shè)備70％的負(fù)荷，故變壓器的容量所以選2臺(tái)S9—200/10(Yyn0）變壓器,變壓器主要技術(shù)參數(shù)為：,，,，則,變壓器的損耗車間變壓器高壓側(cè)負(fù)荷車間10KV負(fù)荷2.3。3型鋼車間（1）車間變壓器低壓側(cè)負(fù)荷已知，則由于每臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)要滿足所有電氣設(shè)備70％的負(fù)荷，故變壓器的容量所以選2臺(tái)S9—500/10（Yyn0)變壓器,變壓器主要技術(shù)參數(shù)為:，,，，則變壓器的損耗車間變壓器高壓側(cè)負(fù)荷車間10KV負(fù)荷2.4無功補(bǔ)償和總降壓變壓器的選擇由于廠區(qū)面積不大，忽略掉10KV配電線路上的功率損失，總降壓變壓器低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷可認(rèn)為是各車間變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷和原配電所計(jì)算負(fù)荷之和，故總降壓變壓器低壓母線上計(jì)算負(fù)荷總降壓變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)為因?yàn)樽儔浩鞯臒o功功率損耗遠(yuǎn)大于變壓器的有功功率損耗，為使功率因數(shù)提高到0.9以上，需在軋鋼廠配電所總降壓變壓器高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，取補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因數(shù)為0.92，則需要補(bǔ)償電容容量選擇BWF10。5-50-1W型電容器,需電容個(gè)數(shù)，取n=30實(shí)際補(bǔ)償功率為Qc=50×30=1500kvar補(bǔ)償后變壓器低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為由于本軋鋼廠大部分負(fù)荷為二級負(fù)荷，故需要選擇2臺(tái)主變壓器，主變壓器容量參考《電力工程基礎(chǔ)》可以選擇2臺(tái)S9-5000/35(Yyn0)、35/10。5KV變壓器,此變壓器的技術(shù)參數(shù)為，,，，,則變壓器的功率損耗為主變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為工廠進(jìn)線處的功率因數(shù)為滿足電力部門要求。3電氣主接線設(shè)計(jì)3。1電氣主接線的概述電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的電路.對軋鋼廠而言,電氣主接線在工廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、工廠規(guī)模及工廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面,經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖[4］。3.2電氣主接線的設(shè)計(jì)原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素.變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同,對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。(2）考慮用電負(fù)荷的重要性分級和出線回?cái)?shù)多少對主接線的影響對一級用電負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電,且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級用電負(fù)荷不間斷供電；對二級用電負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級用電負(fù)荷供電，三級用電負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電.（3）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求.電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如,當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn);當(dāng)線路故障時(shí)是否允切除線路、變壓器的數(shù)量等,都直接影響主接線的形式［5]。3.3電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求3.3.1安全性①在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。②在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。③在裝設(shè)高壓熔斷器的-負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。3.3。2可靠性①變配電所的主接線方案，必須與其負(fù)荷級別相適應(yīng)。對一級負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)電源供電。對二級負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或一回6KV以上專用架空線或電纜線供電；其中采用電纜供電時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜并聯(lián)供電,且每根電纜應(yīng)能承受100%的二級負(fù)荷。②變配電所的非專用電源進(jìn)線側(cè)，應(yīng)裝設(shè)帶保護(hù)短路的斷路器或負(fù)荷開關(guān)—熔斷器。③對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所,宜由工廠總變電所采用放射式的高壓配電,以確保供電可靠性，但對輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變電所,可采用樹干式配電。3.3.3靈活性①變配電所的高低壓母線，一般采用單母線或單母線分段接線方式。②35KV及以上電源進(jìn)線為雙回路時(shí)，宜采用橋式接線和線路—變壓器。③變配電所的主接線方案應(yīng)與主變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求相適應(yīng)。3。3。4經(jīng)濟(jì)性①變配電所的主接線在滿足運(yùn)行要求的前提下應(yīng)力求簡單。②中小型工廠變電所，一般可采用高壓少油斷路器.③工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜,其中的電流、電壓互感器只供計(jì)費(fèi)的電能表用[6].3.4電氣主接線方案選擇本次設(shè)計(jì)采用單母線分段接線方案。單母線分段接線方式就是雙電源分別進(jìn)線在1-2段上,通過母聯(lián)開關(guān)聯(lián)絡(luò)。每一回路連到一段母線上，并把引出線均分到每段母線上.兩段母線用隔離開關(guān)、斷路器等開關(guān)電器連接形成單母線分段接線。由于單母線分段便于分段檢修母線，減小母線故障影響范圍,提高了供電可靠性和靈活性，故本次軋鋼廠變電所的設(shè)計(jì)采用單母線分段接線方案。電氣主接線圖見附錄。4短路電流的計(jì)算4。1短路電流產(chǎn)生原因電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞,造成絕緣損壞的原因有很多,主要有以下幾點(diǎn)：（1)由于設(shè)備長期運(yùn)行，絕緣自然老化,被正常電壓擊穿.(2）設(shè)備質(zhì)量低劣,絕緣強(qiáng)度不夠,被正常電壓擊穿.(3）設(shè)備絕緣滿足要求,但被過電壓擊穿。（4)設(shè)備絕緣受外力損傷,造成短路,像被老鼠咬壞絕緣這類。再有，自然界的各種動(dòng)物跨接到裸露的載流導(dǎo)體，以及大風(fēng)、風(fēng)雪、冰雹、地震等自然災(zāi)害也是引起故障短路的常見因素[7]。4。2短路計(jì)算過程本次設(shè)計(jì)采用標(biāo)么值法標(biāo)么值一般又稱為相對值，是一個(gè)無單位的值,通常采用帶有*號的下標(biāo)以示區(qū)別，標(biāo)么值乘以100,即可得到用同一基準(zhǔn)值表示的百分值。在標(biāo)么值計(jì)算中。首先要選定基準(zhǔn)值。雖然基準(zhǔn)值可以任意選取，但實(shí)際計(jì)算中往往要考慮計(jì)算的方便和所得到的標(biāo)幺值清晰可見，如選取基值功率為100MVA和短路點(diǎn)所在網(wǎng)路的平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓。等效電路如圖4.1所示。圖4.1主接線等效電路圖4.5。1求各元件電抗標(biāo)幺值設(shè)，又知道Ud1=37kv，Ud2=10.5kv,Ud3=0。4kv得(1）電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值當(dāng)Skmax=500MVA，當(dāng)Skmin=300MVA,（2）架空線WL等效電抗標(biāo)幺值（3)主變壓器T1，T2電抗標(biāo)幺值（4)車間變壓器T3，T4電抗標(biāo)幺值4。5。2系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流及短路容量的計(jì)算圖4。2系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下等效電抗(1）K1點(diǎn)短路的短路電流和短路容量計(jì)算（2）K2點(diǎn)短路的短路電流和短路容量的計(jì)算(3)K3點(diǎn)短路的短路電流和短路容量的計(jì)算系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下短路電流和短路容量的計(jì)算方法同上，將結(jié)果匯于表4。1短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方式三相短路電流/KA短路容量/MVAIKishIshSKK1最大3。378。595.09216.0最小2。626.683.96167.8K2最大4。7312.067。1485。98最小4.2410.816.5777.16K3最大23.4159.735。3516。23最小22.9258.4535.5315。88表4。1系統(tǒng)最小運(yùn)行方式短路電流和短路容量表5高低壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)工廠總降壓變電所的各種高壓電氣設(shè)備，主要指6~10KV以上的斷路器，隔離開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)，熔斷器，互感器,電抗器，母線，電纜,支持絕緣子以及穿強(qiáng)套管等。各電氣設(shè)備的選擇同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策,并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)留有發(fā)展余地,以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。5。1電氣設(shè)備選擇的基礎(chǔ)知識5.1。1一般原則（1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要。（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。（3)應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。(4）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致。（5)選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種。4。1.3電器選擇的基本要求（1）技術(shù)條件:選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓和過電流的情況下保持正常運(yùn)行。①長期工作條件:1）電壓：選用的電器在允許最高工作電壓Umax不低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug，即Umax≥Ug2）電流：選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能方式下的持續(xù)工作電流Ig，即：②短路穩(wěn)定條件:校驗(yàn)的一般原則：1）電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。校驗(yàn)的短路電流一般取三相短路時(shí)的短路電流，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗(yàn).2)用熔斷器保護(hù)的電器可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定.用熔斷器保護(hù)的電壓互感器，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定.（2）短路的熱穩(wěn)定校驗(yàn)：（3）短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：5.2主變壓器35ＫＶ側(cè)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)主變壓器35KV側(cè)計(jì)算電流，故斷路器選用SW2-35/1000型，隔離開關(guān)選用GW4-35G/1000型，電流互感器選用LCW－35型，電壓互感器和避雷針分別選用JDJJ—35型和FZ—35型.各35KV電氣設(shè)備參數(shù)見表5.1。安裝地點(diǎn)電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目SW2—35/1000斷路器GW4—35G/600隔離開關(guān)LCW—35電流互感器UN/KV35UN/KV353535I30/A82IN/A1000600100/5IK/KA3。37Ioc/KA16。5SK/MVA216。0Soc/MVA1000ish/KA8。57imax/KA45503.372×1。9=19.316.52×4=1089142×5=980(65×0.1)2×1=42。25表5。1主變壓器35KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)5。3主變壓器10KV側(cè)電氣設(shè)備選擇主變壓器10KV側(cè)計(jì)算電流，選擇GG—1A（F）-04型高電壓開關(guān)柜，各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見表5.2.安裝地點(diǎn)電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目SN10—10I/630斷路器SN8-10T/600隔離開關(guān)LAJ-10電流互感器UN/KV10UN/KV3501010I30/A275IN/A630600300/5IK/KA4。73Ioc/KA16SK/MVA85.95Soc/MVA300ish/KA12.06imax/KA40524.732×1。4=26。85162×4=1024202×5=2000（100×0。3)2×1=900表5。2主變壓器10KV側(cè)電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)5.3車間10KV饋電線路電氣設(shè)備的選擇線材車間的計(jì)算負(fù)荷，其計(jì)算電流,選擇SN10-10I/630型斷路器,GN8—10T/200隔離開關(guān)，LAJ—10型電流互感器,各設(shè)備參數(shù)見表5.3。安裝地點(diǎn)電氣條件設(shè)備型號規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目SN10—10I/630斷路器SN8—10T/200隔離開關(guān)LAJ—10電流互感器UN/KV10UN/KV3501010I30/A97.3IN/A630200300/5IK/KA23.41Ioc/KA16SK/MVA16。23Soc/MVA300ish/KA59.7imax/KA4025.523。412×0。7=383162×4=1024102×5=500（100×0.3）2×1=900表5.310KV饋電線路電氣設(shè)備有關(guān)參數(shù)6導(dǎo)線和電纜的選擇與校驗(yàn)導(dǎo)線和電纜的選擇必須滿足安全，可靠，經(jīng)濟(jì)的條件。進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面選擇時(shí)必須按照下列選擇原則：①按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜截面,導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。以防止導(dǎo)線因過熱而引起絕緣損壞或老化。這就要求通過導(dǎo)線或電纜的最大負(fù)荷電流不應(yīng)大于其允許載流量。②按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和電纜截面，導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗，以保證電壓質(zhì)量。③按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面,經(jīng)濟(jì)電流密度是指使線路的年運(yùn)行費(fèi)用支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導(dǎo)線和電纜截面稱為經(jīng)濟(jì)截面.對于35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長，電流大的線路,宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，對10kV及以下線路,通常不按此原則選擇。④按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面，導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜,不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度,但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度.對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求[9］。6.1主變壓器高壓側(cè)導(dǎo)線截面的選擇6。1。1按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面主變壓器高壓側(cè)計(jì)算電流，由于年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=6000h，查孫麗華《電力工程基礎(chǔ)》表3—3得導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)電流密度jec=0。9A/mm2，則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面積為選LGJ—70鋼芯鋁絞線。6。1。2按發(fā)熱條件校驗(yàn).30oC時(shí)LGJ—70鋼芯鋁絞線允許載流量，滿足發(fā)熱條件.6。1.3校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。35KV鋼芯鋁絞線的最小允許截面為35mm2，因此LGW-70滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。6。1.4按熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn).滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面為實(shí)際選用截面積70mm2〉50.5mm2,滿足熱穩(wěn)定度校驗(yàn).6.210KV匯流母線的選擇與校驗(yàn)6.2。1按發(fā)熱條件選擇截面10KV母線的最大持續(xù)工作電流為275A，查孫麗華《電力工程基礎(chǔ)》知300C時(shí)單條平放LMY-50×4矩形鋁母線允許載流量，所以滿足發(fā)熱條件。6。2.2按熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面為，實(shí)際選用的母線截面積A=50×4=200mm2>59.6mm2,所以滿足熱穩(wěn)定度要求。6.2.3動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)取母線檔距為1.2m，相間中心線距為0。25,由于，故母線截面的形狀系數(shù).三相短路沖擊電流在中間相產(chǎn)生的電動(dòng)力為母線彎曲力矩為母線的截面系數(shù)為母線受到的最大計(jì)算應(yīng)力為所以滿足動(dòng)穩(wěn)定性。6.310KV配電線路的選擇6。3。1按發(fā)熱條件選擇截面線材車間的計(jì)算負(fù)荷計(jì)算電流,選擇ZLQ2-3×35油浸紙絕緣電力電纜，允許載流量,滿足發(fā)熱條件要求。6。3。2按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面為,熱穩(wěn)定性不滿足要求，故選ZLQ2—3×50型電力電纜.7繼電保護(hù)的整定7.1主變壓器的保護(hù)總降壓變電所主變壓器容量為5000KVA，應(yīng)該進(jìn)行過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和電流速斷保護(hù)。7。1。1過電流保護(hù)采用三個(gè)電流互感器星形連接,選擇DL－11型，電流互感器起的變比Ki=100/5=20，Kre=0。85，Kst=1。5,保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)躲過變壓器的最大負(fù)荷電流，即取動(dòng)作時(shí)間為1.5s。按變壓器二次側(cè)母線的最小兩相短路穿越電流來校驗(yàn)靈敏度，即滿足要求。7.1.2過負(fù)荷保護(hù)保護(hù)裝置由一個(gè)DL－11繼電器構(gòu)成，保護(hù)裝置動(dòng)作電流應(yīng)躲過變壓器額定電流，動(dòng)作時(shí)間取10~15s。7。1.3電流速斷保護(hù)保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線，繼電器為DL－11型，電流互感器變比Ki=100/5=20，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)躲過變壓器二次側(cè)母線的最大三相短路穿越電流［13]，即按變壓器一次側(cè)最小兩相短路電流校驗(yàn)靈敏度，即滿足要求。7。2車間10KV進(jìn)線保護(hù)7。2.1電流速斷保護(hù)保護(hù)采用兩相兩繼電器接線，選用DL－11型繼電器，電流互感器選擇LAJ－10型，變比Ki=300/5=60，動(dòng)作電流按躲過線路末端最大短路電流整定。靈敏度按安裝保護(hù)處最小兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，即靈敏度不滿足要求,改用電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)。7。2。2定時(shí)限過電流保護(hù)保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線,繼電器選擇DL－11型，電流互感器變比Ki=60，動(dòng)作電流應(yīng)躲過線路最大負(fù)荷電流,即按線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流校驗(yàn)靈敏度，即滿足靈敏度校驗(yàn)。8防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)8.1直擊雷防護(hù)在變電所中心設(shè)置一支高度為h=40m的等高避雷針來保護(hù)室外高壓配電裝置、主變壓器和其余建筑物。已知變電所最高點(diǎn)高12m，最遠(yuǎn)點(diǎn)距離避雷針10m,建筑物高7m,其最遠(yuǎn)點(diǎn)距離避雷針13m。按滾球法校驗(yàn)避雷針保護(hù)范圍。本軋鋼廠變電所防雷級別為二級，滾球半徑為。由于，所以避雷針在變電所變電所最高點(diǎn)的水平保護(hù)半徑為由于其最遠(yuǎn)點(diǎn)距離避雷針,故建筑物都在避雷針保護(hù)范圍內(nèi)。8.2雷電波侵入保護(hù)為了防止雷電波侵入過電壓，在變電所1~2km的35KV進(jìn)線段裝設(shè)避雷線,主變壓器兩側(cè)分別安裝閥型避雷器。為保護(hù)主變壓器中性點(diǎn)絕緣，在主變壓器35KV側(cè)中性點(diǎn)裝設(shè)一臺(tái)避雷器。8。3接地裝置設(shè)計(jì)35kv系統(tǒng)的接地電流為，故要求接地電阻,參考孫麗華《電力工程基礎(chǔ)》表9－3,;10KV系統(tǒng)的接地電阻要求不大于10；380V系統(tǒng)的接地電阻要求小于等于4。故公用接地裝置的電阻不大于4.接地裝置采用直徑為50mm，長為2。5m的鋼管做接地體，垂直埋入地下,此鋼管的接地電阻為符合要求.結(jié)論變電所電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的主要部分，也是構(gòu)成整個(gè)工廠供配電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它直接影響工廠供配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，靈活性。并對配電裝置的布置，繼電保護(hù)的配置，自動(dòng)裝置和控制方式的選擇等起到?jīng)Q定性作用.因此，在確定主接線時(shí),電氣主接線要滿足必要的供電可靠性，經(jīng)濟(jì)性，保證供電的電能質(zhì)量。本次通過對某軋鋼廠變電所的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)，在老師的帶領(lǐng)下完成了變電所設(shè)計(jì)的負(fù)荷計(jì)算與無功補(bǔ)償、變壓器的選型