畢業(yè)設(shè)計（論文）-工廠供配電系統(tǒng)安裝設(shè)計.doc

各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設(shè)計圖紙鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠程教育畢 業(yè) 設(shè) 計題 目：工廠供配電系統(tǒng)安裝設(shè)計入 學(xué) 年 月_2011年09月 姓 名 學(xué) 號 11088225008 專 業(yè) 電氣工程 學(xué) 習(xí) 中 心 石家莊學(xué)習(xí)中心 指 導(dǎo) 教 師 _ _ 完成時間_2013_年_09_月_02_日目 錄摘要及關(guān)鍵詞1引言21 分析原始資料，確定電源的引入方式41.1 工廠總平面圖41.2 工廠負荷情況41.3 供電電源情況51.4 .氣象資料52 負荷計算及無功功率補償計算62.1 用電設(shè)備負荷的計算62.2 負荷計算表72.3 無功功率補償83 變電站主變壓器的選擇104 變電站主變壓器的臺數(shù)、容量及類型的選擇105 變電站主結(jié)線方案的設(shè)計115.1 變電所主要結(jié)線方案的提出115.2 變電所主要結(jié)線方案的選擇116 短路電流的計算136.1 繪制計算電路圖136.2 計算短路電流137 變電站一次設(shè)備的選擇167.1 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗167.2 10KV側(cè)一次系統(tǒng)圖217.3 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗217.4 380V側(cè)一次系統(tǒng)圖278 防雷接地278.1 變電站的防雷設(shè)計278.2 接地保護系統(tǒng)設(shè)計319 設(shè)備材料清單32參考文獻34致謝35工廠供配電系統(tǒng)安裝設(shè)計【摘要】本次設(shè)計是關(guān)于一個機械廠10KV一次供電系統(tǒng)的設(shè)計，在滿足工廠供電設(shè)計中安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的基本要求的前提下，首先根據(jù)全廠和車間的用電設(shè)備情況，進行了負荷計算，通過功率因數(shù)的計算，進行無功補償設(shè)計（包括無功補償容量計算和補償設(shè)備選擇、校驗），確定機械廠的供電方案，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定了供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了主變壓器的臺數(shù)和容量。其次，通過合理設(shè)置短路點，進行正確的短路電流計算，進行了10KV和0.38KV系統(tǒng)中主要電氣設(shè)備的選型和校驗?！娟P(guān)鍵詞】 供電系統(tǒng) 負荷計算 主變壓器 設(shè)備選擇引 言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動力。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應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在企業(yè)工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 可見，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)自動化生產(chǎn)，實現(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重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并確實做好節(jié)能環(huán)保工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全： 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 （2）可靠： 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì)： 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4）經(jīng)濟： 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)社會的發(fā)展。為了保證工廠供電的正常運轉(zhuǎn)，就必須要有一套完整的保護，監(jiān)視和測量裝置。目前多以采用自動裝置，將計算機應(yīng)用到工廠配電控制系統(tǒng)中去。工廠供電設(shè)計的一般原則:按照國家標準GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關(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)濟政策。（2） 安全可靠、先進合理；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)先進和經(jīng)合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。（3） 近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(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)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。1 分析原始資料，確定電源的引入方式1.1 工廠總平面圖 圖1-1 工廠總平面圖1.2 工廠負荷情況 本廠的供電均為三級負荷，統(tǒng)計資料如表1-1所示：表1-1 負荷統(tǒng)計資料序 號用電設(shè)備組名稱容量PekW需要系數(shù)Kdcos&tan&1鑄造車間4000.350.701.022熱處理車間4000.350.71.023鍛壓車間4000.30.61.174金工車間4000.30.61.175工具車間4000.30.61.176倉庫2000.30.61.177裝配車間2000.30.61.178機修車間2000.30.61.179電鍍車間3000.60.750.8810鍋爐房3000.60.750.8811生活區(qū)3000.60.750.881.3 供電電源情況按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近1#10kv智能化戶外開閉所中出線2單元中取得工作電源，通過電纜YJV228.7/ 15 截面150mm2引至本廠10KV進線柜。干線首端（即電力系統(tǒng)的饋電變電站）距離本廠約6km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限電流保護整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠三級負荷的要求，可采用高壓電纜YJV228.7/ 15 截面150mm2從附近2#10KV智能化開閉所中出線單元6中取得備用工作電源。1.4 .氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高溫度為35度，年最低氣溫為-10度，最熱月平均最高氣溫為28度。地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔876M，底層以沙粘土為主，地下水位為1.8M2 負荷計算及無功功率補償計算2.1 用電設(shè)備負荷的計算因為設(shè)備臺數(shù)多，且無大容量設(shè)備，所以用需要系數(shù)法確定計算負荷(1) 1. 鑄造車間 2. 熱處理車間用電總?cè)萘繛镻e=400Kw,取kd為0.35、cos&為0.7、 tan&為1.02，.則 有功計算負荷: P30=kdPe=0.35*400=140kw無功計算負荷： Q30=P30tan&=140*1.02=142.8kvar視在計算負荷： S30=P30/cos&=140/0.7=200KVA計算電流 ： I30=S30/1.732Un=200/1.732*0.38=304A所以總有功計算負荷為：P 2P302140=280kw總無功計算負荷為：Q=2Q30 2142.8=285.6kvar (2) 3，鍛壓車間，4.金工車間，5.工具車間按需要系數(shù)法確定計算負荷用電總?cè)萘繛镻e=400Kw,取kd為0.3、cos&為0.6、 tan&為1.17，則 有功計算負荷: P30=kdPe=0.3*400=120kw無功計算負荷： Q30=P30tan&=120*1.17=140.4kvar視在計算負荷： S30=P30/cos&=120/0.6=200KVA計算電流 ： I30=S30/1.732Un=200/1.732*0.38=304A所以總有功計算負荷為：P 3P303*120=360kw總無功計算負荷為：Q=3Q30 3140.4=421.2kvar(3) 6.倉庫，7.裝配車間，8.機修車間按需要系數(shù)法確定計算負荷用電總?cè)萘繛镻e=200Kw,取kd為0.3、cos&為0.6、 tan&為1.17，則 有功計算負荷: P30=kdPe=0.3*200=60kw無功計算負荷： Q30=P30tan&=60*1.17=70.2kvar視在計算負荷： S30=P30/cos&=60/0.6=100KVA計算電流 ： I30=S30/1.732Un=100/1.732*0.38=152A所以總有功計算負荷為：P 3P303*60=180kw總無功計算負荷為：Q=3Q30 370.2=210.6kvar (4) 9.電鍍車間，10.鍋爐房，11.生活區(qū)按需要系數(shù)法確定計算負荷用電總?cè)萘繛镻e=300Kw,取kd為0.6、cos&為0.75、 tan&為0.88，則 有功計算負荷: P30=kdPe=0.6*300=180kw無功計算負荷： Q30=P30tan&=180*0.88=158.4kvar視在計算負荷： S30=P30/cos&=180/0.75=240KVA計算電流 ： I30=S30/1.732Un=240/1.732*0.38=364.7A所以總有功計算負荷為：P 3P303180=540kw總無功計算負荷為：Q=3Q30 3158.4=475.2kvar2.2 負荷計算表表2-1 負荷計算序號用電設(shè)備組名稱容量Pe/kw需要系數(shù)Kdcos&Tan&計算負荷P30Q30S30 I301鑄造車間4000.350.71.02140142.82003042熱處理車間4000.350.71.02140142.82003043鍛壓車間4000.30.61.17120140.42003044金工車間4000.30.61.17120140.42003045工具車間4000.30.61.17120140.42003046倉庫2000.30.61.176070.21001527裝配車間2000.30.61.176070.21001528機修車間2000.30.61.176070.21001529電鍍車間3000.60.750.88180158.4240364.710鍋爐房3000.60.750.88180158.4240364.711生活區(qū)3000.60.750.88180158.4240364.712總計380V側(cè)35000.6713601392.62020取K=0.8K=0.8510881183.71607.72443.32.3 無功功率補償 由上式可知，該廠380v側(cè)最大負荷時的功率因數(shù) cos&=P30 /S30 而=2020則 cos&=P30 /S30=1360/2020=0.67功率因數(shù)只有0.67而供電部門要求該廠10KV進線側(cè)最大負荷不應(yīng)低于0.90?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.90，暫時取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：Qc = Pm (tan&1 - tan&2) =1088tan(arccos0.67） tan(arccos0.92)kvar =13601.1080-0.4260=10880.682=742 kvar根據(jù)電氣設(shè)備選擇施工安裝設(shè)計應(yīng)用手冊第五篇 第九章第一節(jié)的相關(guān)資料，并參照圖選擇PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，該型號適用于額定電壓0.4kv，其額定容量是14kvar，額定電容是280uF，頻率為50Hz，詳述為三相。采用方案2（主屏）一臺和方案3（輔屏）7臺相組合，總共容量為112*8=896kvar。因此機械廠廠中采用并聯(lián)電容器的方式來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。由于補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器容量選得較小，所以采用低壓集中補償?shù)姆绞絹斫鉀Q，并選擇中性點不接地的星形接線方式如圖2-1所示：圖2-1 低壓電容器集中補償結(jié)線這種補償?shù)牡蛪弘娙萜鞴褚话憧梢园惭b在低壓配電室內(nèi)，運行維護安全。電容器組都采用形接線，一般利用220v、1525w的白熾燈的燈絲電阻來放電。放電用的白熾燈同時兼作電容器組正常運行的指示燈。380v側(cè)補償后負荷：P=1088KW Q=1183.7-896=287.7Kvar =1125.4KVA I=1125.4/1.7320.38=1710A主變壓器的有功功率損耗計算由公式（新型低損耗配電變壓器按此公式計算） =0.0151125.4=16.9KW 無功功率損耗由公式=0.061125.4=67.5Kvar10kV側(cè)負荷總計:P=1088+16.9=1104.9KW Q=287.7+67.5=355.2 Kvar =1160.7KVA I=1160.7/17.32=67A統(tǒng)計負荷如下表：項目cosQP/kwQ/kwS/KVAI/A380v側(cè)補償前負荷0.6710881183.71607.72443.3380V側(cè)無功補償容量-896380V側(cè)補償后負荷0.921088287.71125.41710主變壓器功率損耗0.015*S30=16.90.06*S30=67.510kV側(cè)負荷總計0.921104.9355.21160.7673 變電站主變壓器的選擇容量的確定: 1）主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電站,主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定變壓器的容量。2）對于有重要負荷變壓器的變電所，應(yīng)考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許進間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷.考慮到本廠沒有大容量設(shè)備，裝設(shè)一臺主變壓器也能滿足要求，決定只裝設(shè)一臺主變壓器。4 變電站主變壓器的臺數(shù)、容量及類型的選擇由于本廠沒有大容量設(shè)備，確定為三級負荷，一臺主變壓器就能滿足要求，所以確定選擇一臺主變壓器。（二）主變壓器容量的確定 (1) 裝一臺主變壓器的容量應(yīng)不小于總的計算負荷S，即 （4-1） (2) 主變壓器單臺容量上限 單臺配電變壓器（低壓為0.4V）的容量一般不宜大于1250kva。當用電設(shè)備容量較大、負荷集中且運行合理時，亦可選用較大容量（例如1600-2000kva）的配電變壓器。（三）主變壓器型號的確定 選用一臺主變壓器 型式采用SC10（SC-干式變壓器 10:設(shè)計代號;） 綜合本廠各方面負荷情況，決定選用一臺SC10-1600/10型低損耗干式變壓器。5 變電站主結(jié)線方案的設(shè)計5.1 變電所主要結(jié)線方案的提出 針對本廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主要變壓器可有下列三種方案：方案一：放射式接線方案方案二: 樹干式接線方案方案三：環(huán)形式接線方案主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。5.2變電所主要結(jié)線方案的選擇按上面考慮的三種主變壓器的方案可設(shè)計三種主結(jié)線方案：（1） 放射式接線方案，如圖5-1所示：圖5-1 放射式主結(jié)線圖（2） 樹干式接線方案，見圖5-2所示；圖5-2 樹干式主結(jié)線圖（3） 環(huán)形式接線方案，如圖5-3示：圖5-3 環(huán)形式主接線圖三種主接線的優(yōu)缺點比較：（1） 放射式 優(yōu)點：線路敷設(shè)簡單，沿途無分支，檢修維護方便，繼電保護簡單，接線的線路之間相互不影響，供電可靠性較高，多用于設(shè)備容量較大或?qū)╇娍煽啃砸筝^高的用電設(shè)備。 缺點：由于總降壓變電所出線較多，所需的高壓設(shè)備較多，消耗的有色金屬也多，投資大。（2） 樹干式 優(yōu)點：高壓配電設(shè)備數(shù)目少，總降壓變電所出線減少，不僅敷設(shè)簡單，而且節(jié)省有色金屬，降低線路消耗，使接線總投資減少。 缺點：供電可靠性較差，當干線發(fā)生故障時，影響停電的范圍大。（3） 環(huán)形式 優(yōu)點：運行靈活，供電可靠性較高，當任一干線發(fā)生故障或檢修時，都不致造成供電中斷，或只短時停電，一旦切換電源的操作完成，即能恢復(fù)供電。同時，可使電能損耗和電壓損耗減少。 缺點：其保護裝置及其整定配合比較復(fù)雜。如果其保護得整定配合不當，容易發(fā)生誤操作，反而擴大故障停電范圍。 綜上所述：在考慮到三種接線方案的技術(shù)指標和經(jīng)濟指標，且結(jié)合本廠工廠負荷情況，決定采用放射式接線方案作為本設(shè)計的主接線方案。6 短路電流的計算6.1 繪制計算電路圖計算電路圖，是一種簡化了的電氣單線圖，本設(shè)計的計算電路圖如下圖6-1所示 圖 6-1短路計算電路6.2 計算短路電流我們知道計算短路電流的方法有歐姆法和標幺值法，歐姆法適合簡單一點的短路計算，而標幺值法適合復(fù)雜一點的短路計算。雖然兩者的計算方法不一致，但計算結(jié)果一致，這里采用標幺值法進行計算。1、確定基準值 設(shè)=100MVA，=，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則=5.50kA=144.34kA 2、計算短路電路中各元件的電抗標幺值(1) 電力系統(tǒng) =Sd/Soc=100MVA/200MVA=0.5 (2) 架空線 查工廠供電設(shè)計指導(dǎo)表8-41得YJV228.7/15 150平方的電纜X0=0.15/km，而線長為6km，故= X0lSd/U2c=（0.156）=0.81 (3) 電力變壓器 查電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊得SC10-1600變壓器容量為1600KVA的電抗值為%=6，故=3.75同樣，可以由此計算出其它變壓器的電抗標幺值，因此繪等效電路，如圖6-2圖6-2等效電路 3、計算k-1點（10kV側(cè)）的短路總電抗及三相短路電流和短路容量 (1) 總電抗標幺值=+=0.5+0.81=1.31 (2) 三相短路電流周期分量有效值=/=5.5kA/1.31=4.2kA (3) 其他短路電流=4.2kA= 2.55=10.7kA=1.51=6.3kA(4) 三相短路容量=100MVA/1.31=76.3MVA 4、計算k-2點（0.4kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1) 總電抗標幺值 =+=0.5+0.81+3.75=5.06(2) 三相短路電流周期分量有效值 =/=144.34kA/5.06=28.5kA(3) 其他短路電流 =28.5kA = 1.84=52.4kA =1.09=31kA(4)三相短路容量=100MVA/5.06=19.8MVA表6-1短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-14.24.24.210.716.376.3k-228.528.528.552.43119.87 變電站一次設(shè)備的選擇7.1 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗本設(shè)計中，選擇的是兩進線一母聯(lián)的主接線方案，故將選擇的高壓開關(guān)柜按接線順序編號如表7-1所示：表7-1 高壓開關(guān)編號開關(guān)柜編號開關(guān)柜接線編號NO.101KYN17-10進線1NO.102GG-1A(F) PT柜NO.103KYN17-10備用1NO.104KYN17-10變壓器NO.105KYN17-10母聯(lián)柜NO.106KYN17-10備用2NO.107KYN17-10進線2(1) 高壓斷路器的選擇在NO.101，NO103,NO.104,NO105,NO106,NO107開關(guān)柜中，裝設(shè)真空斷路器的柜價約比少油斷路器的柜價高出一萬元。但考慮到現(xiàn)在市面上，少油斷路器基本已被淘汰，室內(nèi)廣泛使用真空斷路器，考慮到維護以及更換，本設(shè)計中使用真空斷路器。此設(shè)計中，進線的計算電流為67A，配電所母線的三相短路電流周期分量有效值，繼電保護的動作時間為1.7S。動穩(wěn)定度為=10.7KA，熱穩(wěn)度為i. t=6.3。在高壓電路中發(fā)生三相短路時，ish=2.55I(斷路器型號數(shù)據(jù)查電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊第四篇 第四章 第八節(jié)) 校驗要求，校驗值應(yīng)不小于被校驗值。選擇ZN18-10型，根據(jù)IC=67A，可初步選擇ZN18-10/630型號進行校驗，校驗可見下表7-2:序號安裝地點的電氣條件ZN18-10/630型斷路器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QF10KV合格2I3067IN.QF630A合格3（斷流能力）4.2KAIOC25KA合格4（動穩(wěn)定度）2.554.2KA=10.71KAimax63KA合格5i. t（熱穩(wěn)定度）(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt25KA22s=1250KA2.s合格總結(jié)：10KV側(cè)高壓斷路器選擇ZN18-10/630型號斷路器滿足校驗要求(2) 對開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)的選擇校驗在開關(guān)柜中NO.102中，選擇GN15型隔離開關(guān)，初步選擇GN15-10./600型號,其相關(guān)數(shù)據(jù)見電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊第四篇 第四章 第十九節(jié) 表4-4-40即:序號安裝地點的電氣條件GN15-10/600型號隔離開關(guān)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QS10KV合格2I3067IN.QS600A合格3（動穩(wěn)定度）2.554.2KA=10.71KAimax20KA合格4i. t（熱穩(wěn)定度）(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt20KA25s=2000KA2.s合格總結(jié)：10KV側(cè)開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)選擇GN15-10/600型號開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)滿足校驗要求。（3）接地開關(guān)的校驗在開關(guān)柜中NO.103，NO104,NO106中，選擇JN-10型接地開關(guān)，初步選擇JN-10型號,其相關(guān)數(shù)據(jù)見電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊第四篇 第四章 第十節(jié).序號安裝地點的電氣條件JN-10型號接地開關(guān)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QS10KV合格2（動穩(wěn)定度）2.554.2KA=10.71KAimax20KA合格3i. t（熱穩(wěn)定度）(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt20KA24S=1600KA2.s合格總結(jié)：10KV側(cè)開關(guān)柜柜內(nèi)接地開關(guān)JN-10型號滿足校驗要求。(4) 高壓熔斷器的校驗按照國家相關(guān)標準，高壓熔斷器的校驗不需要進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。在開關(guān)柜NO.102中，熔斷器是針對電壓互感器的保護，選擇RN2型，初步選擇RN2-10型號。（查工廠供電設(shè)計指導(dǎo)表5-23得相關(guān)數(shù)據(jù)）熔斷器額定電壓UN.FU應(yīng)與所在線路的額定電壓UN相適應(yīng)，即：UN.FU=Umax.SIN.FU不應(yīng)小于它鎖裝設(shè)的熔體額定電流IN.FE，即：IN.FUIN.FE一般IN.FE取0.5A，不必進行校驗,具體數(shù)據(jù)見表7-5所示:序號安裝地點的電氣條件RN2-10型號熔斷器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.FU10KV合格2I30-IN.FU0.5A合格3（斷流能力）4.2KAIOC50KA合格總結(jié)：10KV側(cè)高壓熔斷器選擇RN2-10型號熔斷器滿足校驗要求（5） 高壓側(cè)電壓互感器的選擇在開關(guān)柜NO.102，電壓互感器為Y。/Y。/（開口三角）的接線。選擇JDZJ-10，一次側(cè)電壓為/KV。一組繞組為測量，另一組接為開口三角形用于保護。（6）高壓側(cè)電流互感器的選擇及校驗按照國家相關(guān)標準，高壓電流互感器的校驗不需要進行斷流能力校驗。初選LQJ10型高壓電流互感器。經(jīng)工廠供電附錄表16查得LQJ-10的動穩(wěn)定倍數(shù)Kes=225,額定一次電流I1N=100A,1s熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=90。其校驗見表7-6：序號安裝地點的電氣條件LQJ10型電流互感器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QF10KV合格2I3067IN.QF100A合格4（動穩(wěn)定度）2.554.2KA=10.71KAimax2250.1kA=31.8kA合格5i. t（熱穩(wěn)定度）(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt(900.1)21=81KA合格綜上所述所選一次設(shè)備均滿足10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗，如下表7-7所示: 表7-7 10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)10kV67A4.2KA10.71kA4.221.8=31.75一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)ZN18-10/630型斷路器10kV63020kA50kA2022=800合格GN15-10/600型號隔離開關(guān)10kV60020KA2025=2000合格RN2-10型號熔斷器10kV200A28.5kA 合格電流互感器LQJ -1010kV100/150/200/60031.8KA(900.1)21=81KA合格電壓互感器JDZJ-10/合格戶內(nèi)接地開關(guān)JN-1010kV100A2250.1kA=31.8kA(900.1)21=81合格10KV20KA2024=1600合格上表所選設(shè)備均滿足校驗要求。7.2 10KV側(cè)一次系統(tǒng)圖 【 10KV變電站一次系統(tǒng)圖】備注： 避雷器型號為 FS4-10型。7.3 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗本次設(shè)計中，低壓開關(guān)柜編號如表7-7所示：開關(guān)柜編號開關(guān)柜接線編號NO.201GGD進線NO.202GGD 饋線1NO.203GGD 饋線2NO.204GGD饋線3NO.205GGD饋線4NO.205GGD饋線5NO.206PGJ12-1.3(1)在低壓柜NO.201中U=380V，I=2443.2A，I=28.5KA i=52.4KA，i. t=28.50.7=568.5t為假象時間取0.7選擇DW15型的斷路器，初步選擇DW15-4000（斷路器型號數(shù)據(jù)查工廠供電附表13可知），低壓電路中發(fā)生三相短路時，ish=1.84I,低壓刀開關(guān)的選擇，初步選擇HD13-4000（其相關(guān)數(shù)據(jù)查HD13刀開關(guān)系列資料得）,電流互感器的選擇，初步選擇LMZJ1-0.5 3000/5型號（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23）。見表7-8所示：選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V2443.2A28.5KA52.4kA28.520.7=568.5主變壓器額定參數(shù) 低壓斷路器DW15-4000380V4000A60KA合格低壓刀開關(guān)HD13-4000380V4000A合格電流互感器LMZJ1-0.5500V3000/5合格總結(jié)：滿足校驗要求(2)在低壓柜中NO.202，NO203中，由于此開關(guān)柜的線路去向為1#鑄造車間，2#熱處理車間,，其計算電流均為I30=304A。因為計算電流相一致，所以選擇保護設(shè)備一致，現(xiàn)以1#線路為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上，初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17），低壓刀開關(guān)HD13-1000（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-18），電流互感器LMZB1-0.5 400/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23）。具體數(shù)據(jù)見下表7-9所示：選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V304A28.2KA52.4kA28.520.7=568.51#鑄造車間2#熱處理額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-400/3380V400A50KA合格低壓刀開關(guān)HD13-1000380V1000A合格電流互感器LMZB1-0.5500V400/5合格 總結(jié)：滿足校驗要求(3) 在低壓柜中NO203中，由于此開關(guān)柜的線路去向為3#鍛壓車間，4#金工車間，5#工具車間，其計算電流均為I30=304A。因為車間計算電流相一致，所以選擇保護設(shè)備一致，現(xiàn)以3#線路為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上，初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17），低壓刀開關(guān)HD13-1600（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-18），電流互感器LMZB1-0.5 400/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23）。具體數(shù)據(jù)見下表7-9所示：選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V304A28.2KA52.4kA28.520.7=568.53#鍛壓4#金工5#工具額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-400/3380V400A50KA合格低壓刀開關(guān)HD13-1600380V1600A合格電流互感器LMZB1-0.5500V400/5合格 總結(jié)：滿足校驗要求（4）。在低壓柜中NO.204，由于此開關(guān)柜的線路去向6#倉庫，7#裝配車間，8#機修車間，其計算電流為I30=152A，因為計算電流相差不大，所以選擇保護設(shè)備一致，現(xiàn)以6#線路為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上，初步選擇低壓斷路器DZ20-200（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17），低壓刀開關(guān)HR5-630 （其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-19），電流互感器LMZB1-0.5 200/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23）具體數(shù)據(jù)見下表7-10所示：選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V152A28.2KA52.4kA28.220.7=568.56#倉庫7#裝配8#機修額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-200380V200A50KA合格低壓刀開關(guān)HR5_630 380V630A合格電流互感器LMZB1-0.5500V200/5合格總結(jié)：滿足校驗要求(5)在低壓柜中NO.205，由于此開關(guān)柜的線路去向為9#電鍍車間，10#鍋爐房11#生活區(qū)，其計算電流電修車間為I30=364.7A，現(xiàn)以9#線路為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上。初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17），低壓刀開關(guān)HD13-1600（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-19），電流互感器LMZB1-0.5 400/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23）。見表7-11所示：選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V364.7A28.5KA52.4kA28.520.7=568.59#電鍍10#鍋爐11#生活區(qū)額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-400/3380V400A50KA合格低壓刀開關(guān)HD13-1600380V1600A合格電流互感器LMZB1-0.5500V400/5合格總結(jié)：滿足校驗要求將上述設(shè)備的選擇校驗按照一次設(shè)備選擇校驗表的格式表7-13所示： 選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參 數(shù)UIIii. t數(shù)據(jù)380V總2443.2A28.5KA52.4KA28.50.7=568.5一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UIIiI.t低壓斷路器DW15-4000380V4000A60KA低壓斷路器DZ20-200380V200A35KA低壓斷路器DZ20-400380V400A30KA低壓刀開關(guān)HD13-4000380V4000A低壓刀開關(guān)HD13-1600380V1600A低壓刀開關(guān)HD13-1000380V1000A低壓刀開關(guān)HR5-630380V630A電流互感器LMZJ1-0.5500V3000/5電流互感器LMZB1-0.5500V400/5200/5A上表所選一次設(shè)備均滿足要求7.4 380V側(cè)一次系統(tǒng)圖8 防雷接地8.1 變電站的防雷設(shè)計變電站的防雷設(shè)計，應(yīng)根據(jù)國家標準建筑防雷規(guī)范進行設(shè)置。設(shè)置的目的是為了保證人身安全；防止直擊雷破壞，保護變電站不致因雷擊而燒毀和損壞。在建筑物供配電設(shè)計中，防雷接地系統(tǒng)設(shè)計占有重要的地位，因為它關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性，安全性。變電站年預(yù)計雷擊次數(shù)應(yīng)按下式確定： N=0.024KAe （8-1）式中 N建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)（次/a）; K校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值：位于曠野孤立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5； -年平均雷暴日數(shù)，按當?shù)貧庀笈_、站資料確定； 與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）,按GB500571994規(guī)定的方法計算。此地的年平均雷暴日為34.9d/a,本變電站的等效面積約為0.04k。計算出年預(yù)計雷擊次數(shù)為N=0.024134.91.30.04=0.066次/a根據(jù)GB50057-1994建筑物防雷設(shè)計規(guī)范，預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a，且小于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物應(yīng)劃為第三類防雷建筑物。因此，本設(shè)計應(yīng)按第三類防雷建筑物的防雷措施進行防雷設(shè)計。（1） 直接防雷設(shè)計 可采取在變電站上裝設(shè)避雷針。由變配電所的地址選擇，變電所的主變壓器裝在室外的，則應(yīng)在變電所外面裝設(shè)獨立的避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護范圍包括整個變電所。而避雷針是用鍍鋅焊接鋼管制成，它安裝在構(gòu)架上，其下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。單支避雷針的保護范圍，按下列方法確定單支避雷針的保護范圍如下圖8-1所示。圖8-1 單支避雷針的保護范圍避雷針在地面上的保護半徑為r=1.5h。從真的頂點向下作45的斜線構(gòu)成錐形保護空間的上部，從距離針底各方向1.5h處向避雷針0.75h高度處作連接線。與上述45斜線相交，交點以下的斜線構(gòu)成錐形保護空間的下部。在被保護高度的平面上，保護半徑可由下式確定：當 r=（h-）p （8-2）當 r=（1.5h-2）p （8-3）式中p由模儀試驗和運行經(jīng)驗確定的系數(shù)。當h30m時p=；當h30m時p=1。由變電站平面布置圖中數(shù)據(jù)可知，避雷針在高度處水平面上的保護至少為1.2m，假設(shè)為1.25m，為1.0m，代入上面的計算式8-3解得：可知裝設(shè)一支1.5m高的避雷針，采用25mm的鍍鋅圓鋼。即可安全保護整個變電所的建筑物不受直接雷擊。同時，按規(guī)定，獨立避雷針宜設(shè)獨立的接地裝置。接地裝置的接地電阻在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻。通常采用36根長的2.5m、50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6m。接地管間用40mm4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線采用25mm4mm的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針與配電裝置的安全距離示意圖如下圖8-2所示： 圖8-2 避雷針與配電裝置的安全距離示意圖（2）防雷電感應(yīng)： 為防止雷電流流經(jīng)引下線和接地裝置時產(chǎn)生的高電位對附近金屬物或電氣線路的反擊，引下線與附近金屬物和電氣線路的間距應(yīng)符合規(guī)范的要求(3)雷電侵入波的保護：裝設(shè)避雷器，本設(shè)計中裝設(shè)FS4-10閥式避雷器 避雷器是用來防護雷電產(chǎn)生的過電波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣，避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，在被保護設(shè)備的電源側(cè)。如圖8-3所示圖8-3 避雷器的連接圖在高壓配電室內(nèi)10kV電源進線柜中裝設(shè)FS4-10閥式避雷器。防止雷電侵入波的危害。在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有KYN17-10型開關(guān)柜，其中配有FS4-10型閥式避雷器，靠近主變壓器，用于防止操作過電壓對主變的危害。 在380V的低壓架空出桿上，裝設(shè)有保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。8.2 接地保護系統(tǒng)設(shè)計（一）接地概念及接地故障保護系統(tǒng)：電氣設(shè)備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接，稱為接地。為保障人身安全，防止間接觸電而將設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進行接地。成為保護接地。低壓配電系統(tǒng)按保護接地的型式不同，可分為TN系統(tǒng)，TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。(二)變電站接地要求變電站的接地裝置的接地電阻越小越好，接地電阻要求小于4歐姆，利用基礎(chǔ)底板中的鋼筋作為接地體，周邊沿基礎(chǔ)底板通長焊接成環(huán)路，中間沿柱網(wǎng)通長焊接成網(wǎng)格。當接地電阻滿足不了要求時，在距離建筑物3M以外打人工接地體以滿足要求。 (三)接地保護措施此變電站10KV 屬于小電流接地系統(tǒng)，其接地電流可近似估算，電纜長度為6KM，架空線為5km.（1）確定接地電阻IE=UN（35lcab+loh）/350=10 x(35x6+5)/350=6.14A此變電站共用接地裝置的接地電阻應(yīng)同時滿足RE120v/I=120/6.14=19.5RE4則此變電站共用接地裝置要求接地電阻為RE=4可利用的自然接地體電阻RE（nat）=60需要補充人工接地體，人工接地體的總電阻RE(man)為RE(man)= RE（nat）RE/(RE（nat）-RE)=240/56=4.29（2）初步敷設(shè)方案為現(xiàn)初步考慮圍繞變電站建筑四周，距變電站23m，打入一圈直徑50mm，長2.5m的鋼管接地體，每隔5米打入一根（為減小屏蔽效率，一般管距不應(yīng)小于管長的2倍）。管間用404mm2的扁鋼焊接相連。計算單根鋼管的接地電阻查工廠供電附錄表27，得=100.m則單根鋼管的接地電阻為RE(man)1=0.3=1000.3=30(4)確定接地的鋼管數(shù)和最后接地方案根據(jù)RE(man)1/ RE(man)=30/4.29=7 ，考慮到管間電流屏蔽效應(yīng)的影響，初步選為15根直徑為50mm、長為2.5m的鋼管作為接地體。以a/l=2和n=10可查工廠供電附錄表28-2（取n=1020在a/l=2時的E中間值）得E=0.66。因此n=10考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選10根直徑為50mm，長為2.5m的鋼管作為接地體，用40*4mm2扁鋼連接，環(huán)形布置。9 設(shè)備材料清單（1）主要設(shè)備材料清單編號 名 稱 型號及規(guī)格單位 數(shù)量1電力變壓器SC10-1600/10臺12高壓開關(guān)柜GG-1A(F) PT柜KYN17-10進線柜KYN17-10出線柜KYN17-10母聯(lián)柜臺12313避雷器FS4-10 個154低壓開關(guān)柜GGD進線GGD饋線PGJ12-1.3 無功補償柜臺1415接地線鍍鋅扁鋼254m（2）高壓開關(guān)柜中的設(shè)備清單編號名 稱 型號及規(guī)格 數(shù)量1高壓斷路器ZN18-10/63062高壓隔離開關(guān)GN15-10/60013高壓熔斷器RN2-1034電壓互感器JDZJ-1035電流互感器LQJ -10126戶內(nèi)接地開關(guān)JN-103（3）低壓開關(guān)柜中的設(shè)備清單編號名 稱 型號及規(guī)格 數(shù)量1低壓斷路器DW15-4000DZ20-200DZ20-4001382低壓刀開關(guān)HD13-4000HD13-1600HD13-1000HR5-63012113電流互感器LMZJ1-0.5 3000/5LMZB1-0.5 200/5LMZB1-0.5 400/5338參考文獻1 肖輝.電氣照明技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社,2009:51-58.2 中國建筑科學(xué)研究院.GB 50034-2009 建筑照明設(shè)計標準S.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009:4-9.3 郭福雁,黃民德.電氣照明M.天津:天津大學(xué)出版社,2011:123-125.4 李恭慰.建筑照明設(shè)計手冊M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011:312-314.5 中國聯(lián)合工程公司.GB 50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范S.北京:中國計劃出版社,2009:28-33.6 中國機械工業(yè)部.GB 50057-94 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范S.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010:10-14.7 黃純?nèi)A,葛少云.工廠供電M.天津:天津大學(xué)出版社,2011:63-84.致 謝伴著青春的激情和求知的欲望，我已走完了鄭大求知之旅，美好的大學(xué)生活培養(yǎng)了我科學(xué)嚴謹?shù)乃季S方法，更造就了我積極樂觀的生活態(tài)度和開拓進