某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)(同名8008)

某機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)(同名8008)PAGEPAGE12011年度本科生供配電課程（設(shè)計(jì)）供配電（設(shè)計(jì)）題目院－系：專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：導(dǎo)師及職稱：2012年2月

前言（一）工廠供電的意義眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)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(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。

電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。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必重多少，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)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，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)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。（二）工廠供電的原則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50053-94《10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2、安全可靠、先進(jìn)合理應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。目錄一、緒論 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 1二、負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 2（一）負(fù)荷計(jì)算的方法 2（二）負(fù)荷計(jì)算結(jié)果 5（三）無(wú)功補(bǔ)償容量 7三、變電所位置和型式的選擇 8（一）配電所所址選擇的一般原則 8（二）變電所位置和形式的選擇 8四、變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、類型的選擇 9（一）方案選擇原則 9（二）變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 9（三）變電所主變壓器容量選擇 9五、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì) 10（一）變配電所主結(jié)線的選擇原則 10（二）主結(jié)線方案選擇 10六、短路電流的計(jì)算 13（一）采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算 14（二）下面采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路電流計(jì)算。 13七、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 14（一）、10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)如表7.1 14（二）、380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)如表7.2 17八、變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn) 18（一）、高壓線路導(dǎo)線的選擇 19（二）、低壓線路導(dǎo)線的選擇 19九、變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定 20（一）二次回路方案選擇 20(二)變配電站的保護(hù)裝置 20十、防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì) 21（一）防雷設(shè)備和措施 21（二）接地與接地裝置 20十一、總結(jié) 21一、緒論（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟全廠總配電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況。解決對(duì)各部門(mén)的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問(wèn)題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。1、負(fù)荷計(jì)算和電容補(bǔ)償全廠總配電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。求出全廠高壓總配電所計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、顯示計(jì)算結(jié)果。按負(fù)荷計(jì)算求出總配電所的功率因數(shù)，通過(guò)查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門(mén)要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。由手冊(cè)或產(chǎn)品樣本選用所需無(wú)功功率補(bǔ)償柜的規(guī)格和數(shù)量。2、確定配電所的所址和形式根據(jù)電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置高壓總配電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定高壓總配電所的所址和型式。3、配電所的主接線方案根據(jù)負(fù)荷類別及對(duì)供電可靠性的要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，選擇主接線方案，確定配電所主接線方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。4、短路電流的計(jì)算，并選擇配電所的一次設(shè)備及其校驗(yàn)

工廠用電，通常為國(guó)家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無(wú)限大容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。求出各短路點(diǎn)的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額定值，選擇高壓配電設(shè)備，如斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)，并列表表示。5、選擇電源進(jìn)線及工廠高壓配電線路為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面選擇時(shí)必須滿足發(fā)熱條件：導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過(guò)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(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。6、整定繼電及并選擇二次回路保護(hù)為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運(yùn)行，各用電設(shè)備，皆需設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算。7、總配電所防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)參考本地區(qū)氣象及地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)防雷接地裝置和接地裝置。8、車間自然條件=1\*GB2⑴氣象資料=1\*GB3①車間內(nèi)最熱月的平均溫度30℃。=2\*GB3②地中最熱月的平均溫度為25℃。=3\*GB3③車間環(huán)境屬于正常干燥環(huán)境。=2\*GB2⑵地質(zhì)水文資料車間原址為耕地，地勢(shì)平坦，地層以黃土為主，地下水位為10m，本廠所在地區(qū)平均海拔700m。二、負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償（一）負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。

本設(shè)計(jì)將采用需要系數(shù)法予以確定。

所用公式有：有功功率P=KP無(wú)功功率Q=Ptan視在功率S==計(jì)算電流I=計(jì)算步驟：1.鑄造車間：動(dòng)力：P=KP=90Q=Ptan=119.7S==138.52.1照明：P=KP=3.5Q=Ptan=0S==3.55.32.鍛壓車間：動(dòng)力：P=KP=40Q=Ptan=53.2S==66.7101.4照明：P=KP=3.5Q=Ptan=0S==3.55.33.金工車間：動(dòng)力：P=KP=40Q=Ptan=53.2S==66.7101.4照明：P=KP=3.5Q=Ptan=0S==3.55.34.工具車間：動(dòng)力：P=KP=40Q=Ptan=53.2S==66.7101.4照明：P=KP=3，5Q=Ptan=0S==3.55.35.電鍍車間：動(dòng)力：P=KP=60Q=Ptan=61.2S==85.7103.4照明：P=KP=3.5Q=Ptan=0S==3.55.36.熱處理車間：動(dòng)力：P=KP=40Q=Ptan=40.8S==57.186.9照明：P=KP=3.5Q=Ptan=0S==3.55.37.裝配車間：動(dòng)力：P=KP=30Q=Ptan=30.6S==42.965.2照明：P=KP=3.5Q=Ptan=0S==3.55.38.機(jī)修車間：動(dòng)力：P=KP=20Q=Ptan=26.6S==33.350.7照明：P=KP=3.5Q=Ptan=0S==3.55.39.鍋爐房：動(dòng)力：P=KP=40Q=Ptan=53.2S==66.7101.4照明：P=KP=1.4Q=Ptan=0S==1.42.110.倉(cāng)庫(kù)：動(dòng)力：P=KP=2Q=Ptan=2.7S==3.35.1照明：P=KP=0.7Q=Ptan=0S==0.71.1（二）負(fù)荷計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.1表2.1某機(jī)械廠負(fù)荷計(jì)算表廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)tanPQSI1鑄造車間動(dòng)力3000.30.651.3390119.7138.50.21KA照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)305-93.5119.7142215.32鍛壓車間動(dòng)力2000.20.601.334053.266.7101.4A照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)205-43.553.270.2106.73金工車間動(dòng)力2000.20.601.334053.266．7101.4A照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)205-43.553.270.2106.74工具車間動(dòng)力2000.20.601.334053.266.7101.4A照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)205-43.553.270.2106.75電鍍車間動(dòng)力1500.40.701.026061.285.7103.4A照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)155-63.561.289.2108.76熱處理車間動(dòng)力1000.40.701.024040.857.186.9A照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)105-43.540.860.692.27裝配車間動(dòng)力1000.30.701.023030.642.965.2A照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)105-33.530.646.470.58機(jī)修車間動(dòng)力1000.20.601.332026.633.350.7A照明50.71.003.503.55.3A小計(jì)105-23.526.636.8569鍋爐房動(dòng)力1000.40.601.334053.266.7101.4A照明20.71.001.401.42.1A小計(jì)102-41.453.268.1103.510倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力100.20.601.33A照明10.71.000.700.71.1A小計(jì)11-2.72.746.2生活區(qū)照明2000.61.001201200.18總計(jì)動(dòng)力1460552.1494.4--照明243總計(jì)0.74441.7420.2596.9907補(bǔ)償后低壓高壓0.96441.7446140147463470703A27A（三）無(wú)功補(bǔ)償容量在工廠總配電所的10KV進(jìn)線側(cè)計(jì)量，工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9，,因此在配電所二次側(cè)進(jìn)行高壓無(wú)功集中補(bǔ)償，進(jìn)線側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)由0.74提高到0.96，要想達(dá)到0.95需取=0.96。二次側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：=441.7×(0.74－0.96)KVar≈280Kvar三、變電所位置和型式的選擇（一）配電所所址選擇的一般原則1、盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。2、進(jìn)出線方便，特別是要便于架空進(jìn)出線。3、接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。4、設(shè)備運(yùn)輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運(yùn)輸。5、不因設(shè)在有劇烈震動(dòng)或高溫的場(chǎng)所，無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)有防震和隔熱的措施。6、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。7、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰。8、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正下方或正上方，且不應(yīng)設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方。當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50058-1992《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。9、不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。（二）變電所位置和形式的選擇變電所的位置i應(yīng)盡量接近負(fù)荷中心。工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來(lái)確定，計(jì)算公式為：X=P1X1+P2X2+P3X3+…/P1+P2+P3+…=5.2Y=P1Y1+P2Y2+P3Y3+…/P1+P2+P3+…=3.1通過(guò)計(jì)算工廠的負(fù)荷中心在鍋爐房地西方?？紤]到周圍環(huán)境和進(jìn)出線方便，決定在電鍍車間的西側(cè)緊靠鍋爐房建造變電所。四、變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、類型的選擇（一）方案選擇原則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、接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)。3、6～10KV固定式配電裝置的進(jìn)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(kāi)關(guān)。4、采用6～10KV熔斷器負(fù)荷開(kāi)關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。5、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。（二）變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器：有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級(jí)重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺(tái)主變壓器。（三）變電所主變壓器容量選擇裝設(shè)一臺(tái)變壓器≥470又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實(shí)際容量：也滿足使用要求，同時(shí)又考慮到未來(lái)5~10年的負(fù)荷發(fā)展，初步取=600?？紤]到安全性和可靠性的問(wèn)題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號(hào)：SC3-600/10五、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)（一）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(kāi)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(kāi)關(guān)。(6).6～10KV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(kāi)關(guān)。(7).采用6～10KV熔斷器負(fù)荷開(kāi)關(guān)固定式配電裝置時(shí)，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。(10).當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開(kāi)關(guān)和母線分段開(kāi)關(guān)采用低壓斷路器時(shí)，在總開(kāi)關(guān)的出線側(cè)及母線分段開(kāi)關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開(kāi)關(guān)或隔離觸頭。（二）主結(jié)線方案選擇降壓變電所主結(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(kāi)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)。(1)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。(2)一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的降壓變電所主電路。(3)一、二次側(cè)均采用單母線分段的降壓變電所主電路圖這種主結(jié)線圖兼有上述兩種橋式結(jié)線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的降壓變電所(4)一、二次側(cè)均采用雙母線的降壓變電所主電路圖采用雙母線結(jié)線較之采用單母線結(jié)線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開(kāi)關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結(jié)線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運(yùn)用主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設(shè)計(jì)的電機(jī)修造廠是連續(xù)運(yùn)行，負(fù)荷變動(dòng)較小，電源進(jìn)線較短（2.5km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。采用一、二側(cè)單母線分段的總降壓變電所主結(jié)線（即全橋式結(jié)線）。方案Ⅰ：高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同母線段引出兩個(gè)回路，用兩個(gè)電路供電；當(dāng)一段母線故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。方案Ⅱ：?jiǎn)文妇€分段帶旁路。優(yōu)點(diǎn)：具有單母線分段全部?jī)?yōu)點(diǎn)，在檢修斷路器時(shí)不至中斷對(duì)用戶供電。缺點(diǎn)：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案Ⅲ：高壓采用單母線、低壓?jiǎn)文妇€分段。優(yōu)點(diǎn)：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)切換操作，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。缺點(diǎn)：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時(shí)雖經(jīng)濟(jì)性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數(shù)量多，接線復(fù)雜，它們的經(jīng)濟(jì)性能較差；采用方案一既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計(jì)選用方案Ⅰ。六、短路電流的計(jì)算工廠供電系統(tǒng)要求正常的不間斷的對(duì)負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。然而由于各種原因也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)正常運(yùn)行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障就是短路。短路就是不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對(duì)地之間的電阻性短路。短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺制法（又稱相對(duì)單位制法）。（一）采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算本廠的供電系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖（一）所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠7km的饋電變電站經(jīng)LGJ-120架空線（系統(tǒng)按∞電源計(jì)），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為350MVA；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計(jì)算本廠變電所高壓6kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。（圖一）（二）下面采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路電流計(jì)算。確定基準(zhǔn)值：取，Uc1=6.2kV,所以：I=9.3kA,I=144kA2、計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：X==0.29架空線路的電抗標(biāo)么值：查手冊(cè)得X0=0.37Ω/km，因此：X=0.37(Ω/km)*7km*=6.73）電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此：可繪得短路等效電路圖如圖6.2所示。圖6.23、計(jì)算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值：X=X+X=6.99三相短路電流周期分量有效值：I===2.22kA其他三相短路電流：I=I=I=2.22kAi=2.55I=5.66kAI=1.51I=3.35kA三相短路容量：S==14.3MVA4、計(jì)算k-2點(diǎn)短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)么值：S=X+X+X=12.99三相短路電流周期分量有效值：I===11.1kA其他三相短路電流：I=I=I=11.1kAi=1.84I=20.4kAI=1.09I=12.1kA三相短路容量：S==7.7MVA七、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)（一）6KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)如表7.1表7.16KV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)定度其他裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UNiI*t數(shù)據(jù)10kV27A2.22kA3.35kA8.3一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNINimaxt高壓少油斷路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA512高壓隔離開(kāi)關(guān)GN6/8-10/20010KV200A25.5KA500高壓熔斷器RN2-1010KV0.5A50KA電壓互感器JDJ-1010/0.1KV電流互感器LQJ-1010KV100/5A31.8A81二次負(fù)荷0.6Ω避雷器FS4-1010KV戶外隔離開(kāi)關(guān)GW4-12/40012KV400A25KA500所選一次設(shè)備均滿足要求。（二）380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)如表7.2表7.2380V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)定度其它裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UNiI*t數(shù)據(jù)380V703A11.1kA20.4kA492一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNINimaxt低壓斷路器DW15-1000/3D380V1000A30kA低壓斷路器DZ20-630380V630A30kA低壓刀開(kāi)關(guān)HD13-1500/30380V1000A電流互感器LMZJ1-0.5500V1000/5A電流互感器LMZJ-0.5500V100/5A160/5A所選一次設(shè)備均滿足要求。八、變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn)為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，選擇導(dǎo)線和電纜時(shí)應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。（一）、高壓線路導(dǎo)線的選擇架空進(jìn)線后接了一段粘性油浸紙電力電纜YJL-350做引入線（直埋）高壓側(cè)計(jì)算電流所選電纜的允許載流量滿足發(fā)熱條件。（二）、低壓線路導(dǎo)線的選擇結(jié)合負(fù)荷計(jì)算，可得到由變電所到各個(gè)車間的低壓電纜的型號(hào)為：電鍍車間：VV22-1KV-3×120+1×70兩根并聯(lián)；I=207×2=414A>244A鑄造車間：VV22-1KV-3×240+1×120I=310A>201A鍋爐房：VV22-1KV-3×120+1×70I=207A>67A鍛壓車間：VV22-1KV-3×150+1×95兩根并聯(lián)I=474A>251A金工車間：VV22-1KV-3×185+1×95I=264A>194A工具車間：VV22-1KV-3×150+1×95兩根并聯(lián)I=474A>280A熱處理車間：VV22-1KV-3×150+1×95I=237A>176A裝配車間：VV22-1KV-3×70+1×50I=152A>122A機(jī)修車間：VV22-1KV-3×50+1×35I=129A>78A倉(cāng)庫(kù)：VV22-1KV-3×25+1×16I=87A>16.2A生活區(qū)：VV22-1KV-3×185+1×95兩根并聯(lián)I=264×2=528A>413A另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線BV型號(hào)。九、變電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)的整定（一）二次回路方案選擇1、二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險(xiǎn)；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟(jì)性差。考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡(jiǎn)化，投資大大減少，且工作可靠，維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。2、高壓斷路器的控制和信號(hào)回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號(hào)回路。(二)變配電站的保護(hù)裝置1、主變壓器的繼電保護(hù)裝置（1）裝設(shè)瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);當(dāng)因嚴(yán)重故障產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，則動(dòng)作于跳閘。（2）裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)采用GL15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流的整定公式為I=KKI/KK通過(guò)計(jì)算整定電流為9.5A。因此過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流I整定為10A。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定由于本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可整定為最短的0.5S.過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)由公式S=I/I=3.41>1.5所以滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。（3）裝設(shè)電流速斷保護(hù)利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。速斷電流的整定為K=I/I=5.5電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)S=1.55>1.5因此這里的電流速斷保護(hù)滿足要求。2、作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置（1）裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)采用GL15型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流的整定公式為I=KKI/KK通過(guò)計(jì)算整定電流為6.3A。因此過(guò)流保護(hù)動(dòng)作電流I整定為7A。過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定由于本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可整定為最短的0.5S.（2）裝設(shè)電流速斷保護(hù)利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。3、變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置（1）低壓總開(kāi)關(guān)采用DW15-1500/3型低壓斷路器，三相均裝過(guò)流脫扣器。（2）低壓側(cè)所有的出線上均裝設(shè)DZ20型低壓斷路器控制，其過(guò)流脫扣器可實(shí)現(xiàn)對(duì)線路短路故障的保護(hù)。十、防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)（一）防雷設(shè)備和措施防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門(mén)用來(lái)接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。避雷器是用來(lái)防止雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過(guò)電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過(guò)電壓對(duì)大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。防雷措施為：（1）架設(shè)避雷線這是防雷的有效措施，但造價(jià)高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。35KV的架空線路上，一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10KV及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。（2）提高線路本身的絕緣水平在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線由于3～10KV的線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷電過(guò)電壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過(guò)其接地引下線對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，也不會(huì)引起線路斷路器跳閘。（4）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間后自動(dòng)重合閘，電弧通常不會(huì)復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對(duì)一般用戶不會(huì)有什么影響。（5）個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器對(duì)架空線路上個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個(gè)別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。變配電所的防雷措施（1）裝設(shè)避雷針室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來(lái)防護(hù)直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時(shí)，不必再考慮直擊雷的保護(hù)。（2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器這主要用來(lái)保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起。在每路進(jìn)線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進(jìn)線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。（3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器這主要用在多雷區(qū)用來(lái)防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)（如IT系統(tǒng)），其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)間隙