《kv變電所設(shè)計》word版

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1、畢業(yè)論文（設(shè)計） 10kv變配電所的設(shè)計 姓 名　 　　　　　　 學(xué) 號　 　　　　　　　年 級　 　　　　　　　專 業(yè)　 　　　　　　　系?。ㄔ海? 　　　　　　　指導(dǎo)教師　 摘 要 電力產(chǎn)業(yè)作為支撐國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，發(fā)展也十分迅速，而且我國很多的電力技術(shù)包括特高壓輸電項目等都處于國際領(lǐng)先地位。在電力系統(tǒng)中，變電所的設(shè)計占有非常重要的位置，電力網(wǎng)絡(luò)等夠可靠無故障運行，工廠企業(yè)等夠安全持續(xù)用電都與變配電所的合理設(shè)計和設(shè)備配置有很大的關(guān)系。變電所一般由一次設(shè)備，及監(jiān)視一次設(shè)備安全運行的二次設(shè)備，電力變壓器等組成。中小型的變配電所

2、在大多數(shù)中小企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，給企業(yè)的快速發(fā)展起到了支撐性的基礎(chǔ)作用。 本次設(shè)計就是考慮到工廠的實際應(yīng)用和未來的發(fā)展根據(jù)理論結(jié)合實際設(shè)計了一個基于企業(yè)供電的10kv變配電所。出于工廠生產(chǎn)的安全和負(fù)荷的重要性考慮，本設(shè)計根據(jù)進(jìn)行了負(fù)荷的計算，根據(jù)計算結(jié)果，并留出一定裕度，選擇兩臺主變壓器。并且根據(jù)短路計算選擇了一二次設(shè)備。最后做了簡單的防雷和接地設(shè)計。使其更加貼合實際，對現(xiàn)場施工更具有指導(dǎo)性。 關(guān)鍵詞 變電所； 短路計算； 負(fù)荷； Abstract Electric power? the basic industry?to support national economic de

3、velopment?with therapid development of ?has made progress,?and?a lot of in China has been walking in the forefront of?the .?In ,?the substation design?occupies a very ?position,?and the??and stable reliability and?power on the design?of the substation?and?the configuration.?Substation?

4、of?a?device,?and?a?safe running of the equipment?is of?two?power transformers and other?equipment monitoring.?Is widely used?in?small?power transformation and distribution?of?the majority of small and medium-sized enterprises,?to?the development of ?is the basis?of?support. design is??to the ?pr

5、actical application and?future development?based on the? of theory and practice design a?power supplybased on10kVsubstation. Because of the importance?of?safety?production?and?load?into ,this design according to?the?load calculation,?according the calculation results,?and set aside a certain?margi

6、n,?chooses?two main transformers.?And select?one or two to the calculation of?short circuit.?Finally,?do a simple?lightning protection and grounding design.?To it more?practical,?more guidance?on?the construction site. Keyword;Shortcircuit?calculation; Load 目 錄 第一章緒論1 1.1課題來源及其設(shè)計背景1 1.2工廠原始資料

7、1 1.3工廠變配電所的設(shè)計原則2 第二章負(fù)荷計算與無功功率補(bǔ)償3 2.1負(fù)荷計算的方法3 2.2 無功功率補(bǔ)償5 第三章主變壓器選擇與主接線設(shè)計6 3.1變壓器的選擇原則6 3.2 變壓器型號的選擇6 3.3 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇7 3.4變壓器容量的選擇7 3.5 變壓器的功率損耗8 3.6變配電所的主接線方式8 3.7 變配電所電氣主接線的基本形式9 3.8電氣主接線的確定12 第四章短路電流計算13 4.1短路電流產(chǎn)生的原因及危害13 4.2 短路計算的目的及其條件13 4.3短路電流計算原則和方法14 4.4短路電流計算14 第五章電氣設(shè)備的

8、選擇17 5.1 變電所高壓一次設(shè)備的介紹17 5.2 一次設(shè)備的選擇與校驗的條件和項目17 5.3 變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇18 5.4 變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇20 5.5變配電所高低壓進(jìn)出線及母線的選擇21 第六章變電所二次回路與繼電保護(hù)22 6.1二次回路的定義和分類22 6.2二次回路的操作電源23 6.3斷路器的控制和信號回路23 6.4變電所的測量和絕緣監(jiān)視回路24 6.5變配電所的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計25 第七章防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計27 7.1變電所防雷27 7.2 接地電阻及其接地裝置28 第八章供電系統(tǒng)電氣圖紙設(shè)計30 8.1主供電設(shè)計圖

9、30 總結(jié)32 附錄33 參考文獻(xiàn)36 致謝37 第一章 緒論 1.1課題來源及其設(shè)計背景 1.1.1課題來源 本課題是基于于山東濟(jì)寧歐科工礦設(shè)備原變電所擴(kuò)建建項目并結(jié)合自己的論文設(shè)計題目，具有一定的實踐性和可行性。 1.1.2設(shè)計背景 山東濟(jì)寧歐科設(shè)備工礦公司，注冊成立時間是年，是濟(jì)寧市專門經(jīng)營生產(chǎn)煤礦建設(shè)中相關(guān)設(shè)備物資、工業(yè)和貿(mào)易于一體的股份制公司。公司專門生產(chǎn)礦用設(shè)備，物質(zhì)材料以及各種中下游衍生的機(jī)電設(shè)備等。公司目前員工數(shù)量已經(jīng)達(dá)到余人，擁有各類技術(shù)人員，高級技術(shù)工程師，機(jī)械工程師等各類專業(yè)技術(shù)管理人員余人，工廠占地面積約6000平方米。各類建筑面積20萬

10、平方米。隨著公司的快速發(fā)展，先后與原來國家煤炭部、機(jī)械工業(yè)部指定的礦業(yè)集團(tuán)兗州礦業(yè)，棗莊礦業(yè)等建立了密切的合作關(guān)系，并為全國數(shù)十家礦業(yè)公司提供設(shè)備維修，零部件供給業(yè)務(wù)，并被有關(guān)部門授予獨家代理和生產(chǎn)基地,憑著過硬的產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)秀的售后服務(wù)，可靠的信用體系與多家大型企業(yè)建立了穩(wěn)固的物資設(shè)備供應(yīng)關(guān)系，其中有些礦用設(shè)備已經(jīng)出口到澳大利亞，巴西，東南亞，非洲等許多國家。自從公司成立起，連續(xù)多年獲得山東省政府、濟(jì)寧市市政府質(zhì)檢部門頒發(fā)的質(zhì)量可信、誠信經(jīng)營，安全生產(chǎn)的文明單位。? 公司原先的變電所是在公司建立后建立的至今已經(jīng)有近20年，期間不間斷維修，現(xiàn)已不能滿足公司發(fā)展的需要。需要在原址的附近建設(shè)一個

11、10/0.4kv的變電所以滿足公司的生產(chǎn)用電。新變電所落成以后，即能適應(yīng)現(xiàn)有的車間生產(chǎn)、員工生活用電，又能進(jìn)一步提高廠區(qū)供電的可靠性和安全性，為公司安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。根據(jù)公司提供的資料，變電所占地面積20平方米左右。 1.2工廠原始資料 1.2.1工廠的負(fù)荷情況 工廠大部分車間都為小時三班制，生產(chǎn)線只有在訂單完成的時候停下，或者連續(xù)運轉(zhuǎn)超過7天，只有焊接車間車間為小時制。年最大負(fù)荷利用小時為5500小時，車間多為二級用電負(fù)荷，少量三級負(fù)荷。其他生活，后勤，辦公用電等為三級負(fù)荷。其中動力設(shè)備都為三相電v，照明電器為單相電v。各車間負(fù)荷統(tǒng)計見表2-1。 1.2.2供電電

12、源 根據(jù)工廠和當(dāng)?shù)仉娏╇娋趾炗喌墓╇妳f(xié)議，變電所電源引自城區(qū)一降壓變電站，變電站距離工廠的距離大約為，變電站到工廠的高壓線型號是，廠內(nèi)有電纜。變電站饋線端安裝有高壓斷路器，其斷流容量為。斷路器裝有電流速斷保護(hù)和限時速斷保護(hù)，限時速斷保護(hù)整定時間為。高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線總長度為 1.2.3水文及氣象條件 本變配電所施工地點位于山東魯西南平原地區(qū)，地質(zhì)條件穩(wěn)定，工廠周圍地勢平坦，海拔約為,土壤主要以黃土為主，土壤電阻率。根據(jù)原來變電所的大小，新的變電所預(yù)計占地面積為20平方米左右，其接地裝置重新鋪設(shè)，并有效的和車間的接地裝置相結(jié)合。工廠位于濟(jì)寧城郊地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T統(tǒng)計，夏

13、季多暴雨并伴有雷暴天氣，春秋及冬季干燥少雨，全年最高溫度為，全年平均氣溫為，最低氣溫在左右，全年平均雷暴日天數(shù)為天。很據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的規(guī)定，需設(shè)置防雷接地裝置。 1.3工廠變配電所的設(shè)計原則 依據(jù)國家電力部門制定發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、、等電力施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，工廠供電要依照以下準(zhǔn)則： （1） 要遵守相關(guān)規(guī)程、執(zhí)行國家有關(guān)部門制定的電力設(shè)施相關(guān)政策； 國家相關(guān)政策，包括資源的保護(hù)，以及節(jié)約有色金屬，節(jié)約投資，盡快產(chǎn)出效率等，在變電所施工的過程中，必須遵循[1]。 （2） 要做到安全可靠的供電，用電。 工廠供電必須首先要做到保障人的生命安全以及工廠的各種設(shè)備不受到破壞，保證電能質(zhì)量穩(wěn)定可靠

14、，不出現(xiàn)大的電壓和頻率的波動。并且在安全的條件上投資經(jīng)濟(jì)，減少浪費電氣材料和建筑材料，使用性能更優(yōu)越的產(chǎn)品，降低電能在設(shè)備中的自身損耗。 （3） 以近期為主、適當(dāng)考慮工廠的長遠(yuǎn)發(fā)展與規(guī)劃。 供電設(shè)計不能只考慮當(dāng)前用電，還要兼顧到工程在未來十年都能否滿足發(fā)展的需要。因此，需要依據(jù)工廠負(fù)荷特點，和工廠的長遠(yuǎn)擴(kuò)建計劃綜合考慮。正確處理工廠近期的擴(kuò)建與長遠(yuǎn)發(fā)展的聯(lián)系，做到近期優(yōu)先，兼顧長遠(yuǎn)建設(shè)，酌情考慮工廠長遠(yuǎn)擴(kuò)建的可能。 （4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 依據(jù)工廠中各種設(shè)備負(fù)荷的性質(zhì)以及設(shè)備容量、本設(shè)計工程的特點和濟(jì)寧當(dāng)?shù)毓╇姉l件等，合理選擇設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計涉及到設(shè)備選擇，建筑電氣，以及電

15、力系統(tǒng)中的各方面知識，是一個綜合性的工程。因此要從各方面考慮，兼顧到各方面的利益，穩(wěn)妥進(jìn)行，不能急于求成。 第二章 負(fù)荷計算與無功功率補(bǔ)償 2.1負(fù)荷計算的方法 當(dāng)前的電力工程設(shè)計中，我國使用最多的就是需要系數(shù)法。二項式法在某些工程中也會用到。由于使用簡便，計算方便，需要系數(shù)法在國際上也比較通用。需要系數(shù)法就是用該設(shè)備的需要系數(shù)乘以該設(shè)備的容量。需要系數(shù)法主要適用范圍是當(dāng)電氣設(shè)備數(shù)量比較多，尤其是相同的設(shè)備相對很多。并且各臺設(shè)備容量差別大時，基本都采用需要系數(shù)法計算。二次項系數(shù)法：其基本算法是，b，c為二項式的系數(shù)，當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少且容量相差非常大，用需要系數(shù)法誤差比較大，這時用二項式

16、法計算[2]。 本次設(shè)計考慮到工廠設(shè)備負(fù)荷的實際情況，用需要系數(shù)法來確定計算負(fù)荷，以提高計算的精確度，減小誤差。主要計算公式有： 有功計算負(fù)荷： (2-1) 無功計算負(fù)荷： (2-2) 視在計算負(fù)荷： (2-3) 計算電流： (2-4) 負(fù)荷計算結(jié)果如表2-1所示： 表2-1 車間負(fù)荷計算表 車間

17、名稱 負(fù)荷類別 設(shè)備容量kw 需要系數(shù) 鑄造車間 動力 500 0.3 0.65 1.17 150 175.5 230.77 照明 10 0.7 1 0 7 0 7 焊接車間 動力 350 0.3 0.7 1.02 105 107.1 150 照明 8 0.8 1.0 0 6.4 0 6.4 機(jī)修車間 動力 380 0.5 0.8 0.75 190 142.5 237.5 照明 8 0.8 1 0 6.4 0 6.4 高溫車間 動力 300 0.2 0

18、.65 1.17 60 70.2 92.3 照明 6 0.7 1.0 0 4.2 0 4.2 倉庫 動力 100 0.6 0.8 0.75 60 45 75 照明 5 0.8 1.0 0 4 0 4 鍋爐 動力 50 0.4 0.8 0.75 20 15 25 照明 5 0.8 1 0 4 0 4 生活辦公 照明 200 0.7 0.9 0.48 140 67.2 155.6 總計 -- 1922 - - - 757 622.5 998.17 681.3

19、 591.37 902.16 由前面統(tǒng)計結(jié)果，取，，計算總有功計算負(fù)荷，總無功計算負(fù)荷，總的視在計算負(fù)載，總的計算電流： 計算的結(jié)果同樣填入上表。 2.2 無功功率補(bǔ)償 按照有關(guān)由國家電力部門頒布的規(guī)定：“在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)高峰負(fù)荷時，功率因數(shù)必須滿足以下要求：大中型企業(yè)用戶的電功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上?；诖朔N規(guī)定，由負(fù)荷計算得，低于，因此要無功補(bǔ)償[3]。 2.2.1無功功率的作用及不足帶來的危害 在電力系統(tǒng)中，無功功率能夠調(diào)節(jié)電壓水平維持電壓的穩(wěn)定，并且發(fā)電機(jī)，變壓器等其他電磁設(shè)備的正常運行都要從電網(wǎng)中吸收大量的無功功率來建立磁場以傳輸能量[4]。無功功率不足將

20、導(dǎo)致配發(fā)電設(shè)備容量不能得到充分利用，而功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行的一個重要指標(biāo)，工廠的功率因數(shù)偏低時將造成下列不良影響。 （1） 降低設(shè)備效能，使動力設(shè)備出力減小 （2）將使得在網(wǎng)絡(luò)中的電能損耗增加。 （3）降低變電輸配電設(shè)備設(shè)施的供電能力。 2.2.2無功補(bǔ)償?shù)挠嬎慵霸O(shè)備選擇 在工程設(shè)計中，無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備有，發(fā)電機(jī)，調(diào)相機(jī)，并聯(lián)電容器及靜止補(bǔ)償器等。無功補(bǔ)償設(shè)備的作用，改善系統(tǒng)的功率因數(shù)，調(diào)節(jié)負(fù)載的平衡性。同時，功率因數(shù)的提高可以降低電能損耗[5]。 在電力系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償裝置主要有三種安裝方式： (1)高壓集中補(bǔ)償，在建設(shè)初期投資少，

21、維護(hù)簡單，但是效果不是很好，不過對于在變電所高壓側(cè)，進(jìn)行補(bǔ)償，可以滿足工廠總的功率因數(shù)的要求，所以在一些大型企業(yè)中應(yīng)用廣泛。 (2)低壓集中補(bǔ)償，補(bǔ)償效果和高壓集中補(bǔ)償相比有很好效果，尤其是它能使變壓器減小視在功率，從而讓主變壓器的容量選的相對小一點，減少電能損耗，因而在實際的工程操作中有很多的應(yīng)用。 (3)低壓分散補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式比較靈活，可以隨時投入使用，將補(bǔ)償電容器安裝在功率因數(shù)低的地方，也可以就地補(bǔ)償，但是當(dāng)補(bǔ)償設(shè)備不在運行時，它也將被切除。 本次設(shè)計考慮到工廠無功功率不足和操作方便的實際情況采用低壓集中補(bǔ)償方式。 對絕大多數(shù)變壓器來說，，為變壓器的有

22、功和無功損耗，因此，在進(jìn)行變壓器低壓側(cè)無功補(bǔ)償，功率因數(shù)大于0.95為好，本設(shè)計取。為了使低側(cè)功率因數(shù)從0.76提高到0.95，對并聯(lián)電容器安裝在低壓側(cè)所需要的容量為： ，取 參考附表2可知，并聯(lián)電容可選用型，每個電容器補(bǔ)償容量為 因此，其電容器的個數(shù)為：。 無功補(bǔ)償后，變電器二次側(cè)的視在計算負(fù)荷為： 即工廠的功率因數(shù) 因此，符合本設(shè)計的要求。 第三章 主變壓器選擇與主接線設(shè)計 3.1變壓器的選擇原則 在輸配電網(wǎng)絡(luò)中，電力變壓器作為轉(zhuǎn)變電壓的樞紐是供電設(shè)計中最重要的設(shè)備。變壓器主要起到升高或者降低電壓的作用，有的帶分接頭的變壓器可以調(diào)節(jié)局部電壓，這些功能方便電能的合理高效輸送

23、，分配和使用。變壓器的選擇應(yīng)該結(jié)合工廠實際情況，根據(jù)工廠負(fù)荷的性質(zhì)以及用途，進(jìn)行分析與計算，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運行分析[6]。另外，要按照有關(guān)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，優(yōu)先使用電能損耗比較低，節(jié)能且高效可靠的合格產(chǎn)品。 3.2變壓器型號的選擇 根據(jù)分類方式的不同，變壓器可以分為好多種，主要有按相數(shù)，按電壓調(diào)節(jié)方式分，按繞組道題材質(zhì)分，按繞組型式分，按絕緣和冷卻方式分等等。在工廠供電的設(shè)計當(dāng)中，大部分工廠選擇使用三相雙繞組的變壓器，不帶分接頭調(diào)壓。 ，兩種聯(lián)接組是10kV配電變壓器中最常見的。在低壓電網(wǎng)中較多采用Dyn11聯(lián)接組有著越來越廣泛的應(yīng)用。原因是Dyn11其3n次諧波勵磁電流不會流到高壓電網(wǎng)中，

24、能有效抑制高次諧波電流。Dyn11聯(lián)接變壓器零序阻抗相對很小，當(dāng)發(fā)生低壓單相接地故障時，零序電流大，零序保護(hù)裝置更能敏感的切掉故障。綜上所述本設(shè)計中選擇Dyn11聯(lián)接組配電變壓器。 3.3變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器臺數(shù)一般根據(jù)以下條件確定： （1）電力系統(tǒng)中含有一級或二級供電負(fù)荷，應(yīng)該適當(dāng)考慮選用兩臺變壓器，當(dāng)一臺檢修或有故障時不至于影響工廠的正常生產(chǎn)。 （2）工廠負(fù)荷受季節(jié)性影響大或白天和夜晚的負(fù)荷變動較大，經(jīng)濟(jì)技術(shù)達(dá)到相關(guān)要求時可以選用兩臺變壓器 （3）級負(fù)荷，供電要求不高，可以采用一臺變壓器，不設(shè)備用。 如果有下列情況可以設(shè)置專用的變壓器，專門供電： (1)如果動力和

25、照明使用同一個變壓器對照明質(zhì)量有很大的影響時。 (2)單臺單相負(fù)荷較大時，宜設(shè)單相變壓器； (3)工廠中有其他沖擊性負(fù)荷較大的設(shè)備運行時，干擾了其他設(shè)備的正常生產(chǎn)作業(yè)，可配備專用的沖擊負(fù)荷變壓器。 由于要該工廠中的用電負(fù)荷有二級負(fù)荷以及三級負(fù)荷，考慮實際情況，根據(jù)設(shè)計規(guī)范的相應(yīng)要求，配置兩臺變壓器[7]。 3.4變壓器容量的選擇 變壓器的容量第一要滿足所有用電設(shè)備的計算負(fù)荷，保證在其計算負(fù)荷下變壓器能無故障長期運行。當(dāng)當(dāng)變電所中配置兩臺變壓器時，一般選擇兩臺容量相同的變壓器，每一臺變壓器容量應(yīng)同時符合下列兩個條件： (一) 當(dāng)每一臺變壓器獨立運行時，為了在以后負(fù)荷增加時，還能滿足使

26、用，應(yīng)該滿足總計算負(fù)荷的的需要，即， ； （3.1） 這樣可以做到每一臺變壓器能承擔(dān)總負(fù)荷的，此時變壓器效率相對較高。 (二) 每一臺變壓器獨立運行時，都能達(dá)到全部一級負(fù)荷和二級負(fù)荷的需要，即， （3.2） 表示一二級負(fù)荷。條件(二)是考慮變壓器發(fā)生故障的情況下，其中一臺完好的變壓器能夠保障所有負(fù)荷的供電。根據(jù)無功補(bǔ)償后的計算負(fù)荷， 所以，取變壓器容量為630kV·A。 綜上，選擇，型電力變壓器。由于該廠含有二級負(fù)荷，一旦出現(xiàn)大的停

27、電或電力事故，將嚴(yán)重影響企業(yè)正常生產(chǎn)，因此對電源的供電可靠性提出了很高的要求，因此選用兩臺變壓器，當(dāng)一個變壓器在事故發(fā)生時，另一臺變壓器能繼續(xù)向負(fù)載供電。 3.5變壓器的功率損耗 根據(jù)電機(jī)學(xué)理論中變壓器的知識，變壓器的無功損耗和有功損耗計算方法如下 （3-1） （3-2） 上式中，，為變壓器的空載有功有功和短路有功損耗，為負(fù)荷利用率用視在功率比上變壓器的容量。本次設(shè)計使用型號的變壓器，查附表3知，分別為1.3kw和5.8kw，空載電流和阻抗電壓為3.0和5 帶入上上式中得 則變壓器高壓側(cè)無功功

28、率 則高壓側(cè)電流 3.6變配電所的主接線方式 變配電所的主接線設(shè)計在供電工程設(shè)計中是一個綜合性的問題，應(yīng)該依照其工程建設(shè)規(guī)模大小，根據(jù)工廠的線路回數(shù)，電壓的級別，負(fù)荷等具體情況來確定。它是選擇電氣設(shè)備和確定各種電氣設(shè)備安裝方式的總依據(jù)。主接線設(shè)計的好壞對全廠用電設(shè)備的安全，高效和經(jīng)濟(jì)運行有很大的關(guān)聯(lián)。主接線的設(shè)計應(yīng)該依照下列具體要求[8]。 （1）安全 應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求和需要，保證設(shè)備和人身安全。 （2）可靠 供電可靠是電力系統(tǒng)中的基本要求，可靠性可以用主接線平均無故障的工作時間來表示。一旦出現(xiàn)電力事故都可能造成難以估量的損失，所以供電可靠性是電力生產(chǎn)的最重要的要

29、求。 （3） 敏捷靈活性包括檢修方便，操作靈活方便，可以很容易地從最初的擴(kuò)大，最后連接，同時用最少的切換，以適應(yīng)不同的運行模式，以適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。 （4） 經(jīng)濟(jì)性 在保證安全高效運行的情況下，應(yīng)盡可能的節(jié)約有色金屬材料，減少投資和運行的費用，為適應(yīng)長期的發(fā)展，應(yīng)優(yōu)先選用性能優(yōu)異的節(jié)能產(chǎn)品。 3.7變配電所電氣主接線的基本形式 3.7.1單母線接線 單母線接線是工廠企業(yè)變配電所中最簡單的一種接線形式，一般有單母線不分段，單母線分段兩種接線方式。 單母線不分段接線見圖4-1，其接線比較簡單清晰明了，經(jīng)濟(jì)性好投資少。但靈活和安全性較差，單母線接線的適用范圍是系統(tǒng)比較簡單如只有一臺變壓器等

30、。 圖4-1單母線接線 單母線分段接線，克服了單母線接線的某些不足，提高了一定的供電的可靠性。其母線可以用斷路器隔開，當(dāng)發(fā)生故障時，可以將故障母線隔開，保障無故障母線安全運行。見圖4-2 ，功率的大小和電源的數(shù)量決定了單母線分段的數(shù)目，多數(shù)情況下，分段數(shù)等于電源數(shù)。單母線分段的優(yōu)點減小了停電范圍，不過當(dāng)斷路器檢修時，也需要把斷路器所在的支路斷開。單母線分段接線除了具有單母線接線的優(yōu)點外還提高了供電的可靠性，因此在中小型電廠和中低壓電網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用。 圖4-2單母線分段接線 3.7.2雙母線接線 每個回路都需要配置兩個母線隔離開關(guān)是雙母線接線的最大特點。雙母線接

31、線相對單母線接線來說，在可靠性和靈活性方面有了很大的提高。雙母線接線在有著重要負(fù)荷如一級和二級重要負(fù)荷的場所及雖然沒有重要負(fù)荷但是在一些大中型企業(yè)中用的比較多。雙母線的主要缺點是操作步驟相對復(fù)雜，有時候需要倒閘操作，當(dāng)故障發(fā)生在其中一條母線時，這條母線也需要停電。為了克服這種缺點，增設(shè)旁路母線可以解決此問題。 圖3-3 雙母線接線 3.7.3橋式接線 橋式接線中，開設(shè)設(shè)備的數(shù)量比較多，投資相比大一些，但是運行靈活。它比單母線分段接線簡單，可以減少單母線斷路器的數(shù)量。依照聯(lián)絡(luò)斷路器在變壓器兩側(cè)的位置分為內(nèi)橋和外僑接線。 內(nèi)橋式接線，主要用于不經(jīng)常切換變壓器，電源線路較比較長，事故檢修機(jī)率

32、多的變配電所。 圖3-4內(nèi)橋式接線 圖3-5外橋式接線 (2)外橋式接線，適用于故障率較低，變壓器在經(jīng)濟(jì)運行方式下常常投入和切掉運行以及穿越功率比較大的場合。 3.8電氣主接線的確定 本次設(shè)計變電所為10kv變電所，出現(xiàn)回路數(shù)為6回，容量相對來說較小，根據(jù)各種接線方式的適用范圍和工廠供電的需要選用單母線分段接線。變電所有一路電源進(jìn)線，為保障對車間的持續(xù)供電，同時又不影響變電所及其設(shè)備的的維護(hù)與保養(yǎng)，使用單母線分段的接線方式在變壓器的二次側(cè)。見圖3-6變壓器二次側(cè)單母線分段，接線方式的可靠性高，一臺主變壓器檢修或故障時，通過開關(guān)的操作，可以在很短的時間內(nèi)供電恢復(fù)。并且某一條支路出現(xiàn)故障

33、不影響其他支路的安全供電。因為本次設(shè)計高壓電源進(jìn)行為一回，所以在高壓母線上需要配置高壓聯(lián)絡(luò)線，以便能在單回電源進(jìn)線出現(xiàn)故障時，從其他廠區(qū)獲得臨時的供電[9]。 圖3-6單母線分段主接線 第四章 短路電流計算 4.1短路電流產(chǎn)生的原因及危害 短路就是指不是正常的電氣導(dǎo)線相接，產(chǎn)生了破壞性的電流。短路方式有很多中，其中三相電中，三相短路時的危害最大，產(chǎn)生的短路電流最大，是兩相短路電流的倍。電力網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的短路大部分是絕緣受到破壞造成的。這種損壞可能是設(shè)備本身不符合質(zhì)量規(guī)范，或者是運行時間過長，設(shè)備絕緣被過電壓擊穿，或是絕緣不夠等等。 有時，電力行業(yè)從業(yè)人員或用電廠家誤操作違反了有關(guān)電力設(shè)

34、施操作規(guī)定也會造成短路事故。一旦發(fā)生短路，短路電流要比正常電流大的多的多，如果不及時切斷將會給電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害[10]。并且短路時，由于繼電保護(hù)的作用，斷路器動作會造成停電，且離電源端越近發(fā)生故障時停電面積越大，造成的危害越大。 4.2 短路計算的目的及其條件 4.2.1短路計算的目的 短路電流其計算的結(jié)果可以用于電力系統(tǒng)的運行和設(shè)計，且短路電流計算是電力系統(tǒng)中三大計算之一。主要目的包括： 一 選擇和確定電氣主接線方案。 二 校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定及定穩(wěn)定性。 三 更有效合理的設(shè)計接地裝置。 四 短路及各種故障的分析。 五 輸電線對通信線路的影響與繼電保護(hù)的整定和設(shè)計。 4.

35、2.2 短路計算的條件 一 一般是將系統(tǒng)看成是無限大容量電源。電源的功率無窮大，端電壓保持恒定。 二 假定短路的回路中各個元件的阻值維持不變。并且，變壓器勵磁電流和電路電容也忽略不計。 三 在發(fā)生短路事故后，故障的類別保持不變，比如說兩相接地短路不會變成三相短路。 四 具有分接開關(guān)的變壓器，其分解開關(guān)位置視為主分接位置。 五 不計短路電弧電阻。 4.3短路電流計算原則和方法 短路電流一般是計算最嚴(yán)重的短路故障所產(chǎn)生的短路電流即系統(tǒng)在最大運行方式下時，產(chǎn)生的短路電流最大。同時，短路點應(yīng)選在發(fā)生短路電流最大的點。短路電流計算的方法一般有歐姆法和標(biāo)幺制法。計算高壓電路電流時一般使用標(biāo)幺

36、制法，低壓電路一般使用歐姆法即有名值法。本設(shè)計使用標(biāo)幺制法，來計算短路電流[11]。 所謂標(biāo)幺制就是實際值比上基準(zhǔn)值?；鶞?zhǔn)值可以任意選取，但是在電力系統(tǒng)計算當(dāng)中，一旦選定兩個基準(zhǔn)值，其他的基準(zhǔn)值都可以用這兩個來表示，短路計算時，一般先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。 4.4短路電流計算 依據(jù)變電所實際情況，在出現(xiàn)短路最嚴(yán)重的地方選擇短路點，畫出短路計算圖，短路點，取變壓器兩側(cè)，因此短路計算電路等效電路圖如圖4-1所示。 圖4-1 短路計算電路圖 4.4. 1確定基準(zhǔn)值 設(shè)，，低壓側(cè)，則基準(zhǔn)電流： 4.4.2 計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值 1. 電源的電抗標(biāo)幺值 由工廠原始

37、資料斷路器容量為，因此 2. 架空線路的電抗標(biāo)幺值 根據(jù)原始資料架空線路，則由附錄表4可查得，而線路長，故架空線路的的電抗標(biāo)幺值為 3. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 由3.4節(jié)得本設(shè)計中選擇臺變壓器型號為 的變壓器，查附表1可得，其短路電壓百分?jǐn)?shù)，因此 k-1故障點的短路電流計算 1. 總電抗標(biāo)幺值 2. 三相短路電流周期分量有效值 3. 其他短路電流 4. 三相短路容量 k-2故障點的短路電流計算 1. 總電抗標(biāo)幺值 2. 三相短路電流周期分量有效值 3. 其他短路電流 4. 三相短路容量 計算結(jié)果綜合如表4-1所示。 4-1 短路計算結(jié)果 短路計算點 三相短

38、路電流/kA 三相短路容量/MVA k－1 2.8 2.8 2.8 7.14 4.228 52.1 k－2 24.82 24.82 24.82 45.67 27.05 17.25 第五章 電氣設(shè)備的選擇 正確合理的選擇電氣設(shè)備可以使電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行，使電氣設(shè)備的出力達(dá)到最優(yōu)化，提高利用效率，不浪費資源。在電氣設(shè)備選擇時，要依據(jù)施工工程實際的情況，穩(wěn)妥的采用電力工程中的新技術(shù)，新設(shè)備等，并要兼顧節(jié)約投資，使效益最大化。同時，還要考慮維護(hù)的簡單方便性，即選擇在市場上相對比較成熟的設(shè)備[12]。 5.1 變電所高壓一次設(shè)備的介紹

39、 （1）高壓開關(guān)柜 高壓開關(guān)柜是變電所的主要一次成套設(shè)備，是按照一定的線路接線方式把一二次設(shè)備組裝起來的成套配電裝置。是為了操作人員能夠安全靈活的控制，一般分為固定式和手車式兩大類型。 （2）高壓斷路器 可以接通和斷開正常的設(shè)備工作電流，還能承擔(dān)較大的短路電流。并且在繼電保護(hù)作用斷路器時可以切掉短路電流，因為要分?jǐn)嚯娏?，因此斷路器都帶有?yōu)良的滅弧裝置。 （3） 隔離開關(guān) 因不用開斷電流，所以不帶有滅弧裝置，但是要有很強(qiáng)的絕緣能力。一般和斷路器配合使用，用來檢修設(shè)備。 （4） 熔斷器 線路長時間過負(fù)荷時，或設(shè)備故障發(fā)生短路時，用于切斷強(qiáng)大的短路電流。 （5） 避雷器 避雷器的作用

40、是保護(hù)變配電所或輸電線路免受雷擊的破壞，或者把強(qiáng)大的雷電流引入大地。 （6）靜電電容器 主要用于補(bǔ)償無功功率。 （7）電流互感器 主要是把檢測到的電能數(shù)據(jù)提供給二次回路，供計量和繼電保護(hù)裝置整定使用[13]。 5.2 一次設(shè)備的選擇與校驗的條件和項目 5.2.1. 按正常工作條件選擇 (1) 工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓，要略大于或等于所在線路的額定定電壓，即 （5-1） (2) 工作電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流要略大于或等于所在線路的額定電流， 即

41、 （5-2） (3) 按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開斷電流或者是斷流容量要大于此設(shè)備在開斷短路電流時的有效值或者短路容量。 即 ，。 （5-3） 5.2.2. 按短路條件進(jìn)行校驗設(shè)備動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 高壓斷路器，負(fù)荷開關(guān)及隔離開關(guān)的短路穩(wěn)定度檢驗： (1) 動穩(wěn)定校驗條件 或 （5-4） 式中、為設(shè)備的極限通過電流或者動穩(wěn)定電流的峰值和有效值、三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kA）。 (2) 熱穩(wěn)定

42、校驗條件 （5-5） 式中為設(shè)備的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）； t為熱穩(wěn)定試驗時間（單位為s）； —開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）； —短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。 短路發(fā)熱假想時間一般按下式計算 （5-6） 在無限大容量系統(tǒng)中，電源的內(nèi)阻抗為零，電源內(nèi)部不存在壓降，有。因此s上式中為短路持續(xù)時間，短路持續(xù)時間就等于短路所在處的主保護(hù)動作時間加上斷路器分閘時間。當(dāng)時，。 電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導(dǎo)體的

43、電流互感器進(jìn)行。其校驗條件按下列進(jìn)行。 (1) 動穩(wěn)定校驗條件 或 (5-7) 稱為動穩(wěn)定電流也是電器的極限通過電流峰值。為三相短路瞬時沖擊電流。為動穩(wěn)定倍數(shù) 。 (2) 熱穩(wěn)定校驗條件 或 (5-8) 為熱穩(wěn)定電流， 為熱穩(wěn)定實驗時間s。為熱穩(wěn)定倍數(shù)。 5.3 變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇 根據(jù)工廠負(fù)荷等級和所處的地理環(huán)境，高壓側(cè)采用型戶內(nèi)固定式交流金屬封閉開關(guān)柜。初選設(shè)備見表5-1，下面分別對每一個設(shè)備進(jìn)行具體校驗。 表5-1 一次設(shè)備選擇表

44、設(shè)備名稱 設(shè)備型號 高壓斷路器 ZN12-10/2000 高壓熔斷器 RN1-10/50 高壓隔離開關(guān) 電流互感器 電壓互感器 JDZ-10 5.3.1高壓斷路器的選擇與校驗 查附錄表1知高壓斷路器型號ZN12-10/2000各項參數(shù)見表5-2。 表5-2 高壓斷路器各項參數(shù)表 參數(shù)名 額定電壓 額定開斷電流 極限通過電流 熱穩(wěn)定電流 額定電流 數(shù)值 10KV 31.5KA 80KA 31.5KA 2000A 在本設(shè)計中，，。根據(jù)高壓斷路器的驗證條件和表 5-2可知，額定電壓和電流均符合條件。 (1)開斷能力校驗： ；

45、 (2)熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定校驗： ； 綜上可知符合條件。 高壓隔離開關(guān)的選擇 查附錄表3知高壓隔離開關(guān)型號各項參數(shù)如下參數(shù)表5-3 表5-3 高壓隔離開關(guān)參數(shù) 參數(shù)名稱 額定電壓 額定電流 動穩(wěn)定電流峰值 熱穩(wěn)定電流 數(shù)值 本設(shè)計中，，。根據(jù)5.2節(jié)中高壓隔離開關(guān)的驗證條件知額定電流和電壓均符合條件 （1）熱穩(wěn)定性與動穩(wěn)定性檢驗： 。 綜上可知符合條件。 5.3.3 電流互感器的選擇 電流互感器LQJ-10：查附錄表8可得參數(shù)表5-4 表5-4 電流互感器參數(shù)表 參數(shù)名稱 額定電壓 額定電流比 1s熱穩(wěn)定倍數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù) 數(shù)值 1

46、0kv 100/5 90 225 根據(jù)5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則： ；； 動穩(wěn)定校驗條件： 熱穩(wěn)定校驗條件： 因此均滿足條件。 5.3.4 高壓熔斷器的校驗 高壓熔斷器：查附錄表6可得參數(shù)表5-5 表5-5 高壓容電器參數(shù)表 參數(shù)名稱 額定電壓 額定電流 熔體電流 數(shù)值 10kv 100A 40A 本設(shè)計中，，根據(jù)5.2節(jié)中電流互感器的驗證條件則：； ； 因此滿足條件。 5.4 變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇 選擇低壓電氣設(shè)備和選擇高壓一次設(shè)備一樣，都要滿足電氣設(shè)備在正常條件下以及發(fā)生短路故障下的工作要求，并且設(shè)備應(yīng)運行維護(hù)便捷，安全性

47、能高，另外也要投資經(jīng)濟(jì)節(jié)約[14]。 5.4.1低壓設(shè)備的選擇 根據(jù)本設(shè)計計算參數(shù)初步選擇設(shè)備表如表5-6 表5-6設(shè)備選擇表 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 低壓斷路器 DW17-2000 低壓斷路器 DW15-4000 低壓熔斷器 RT0-600 低壓刀開關(guān) HD13-1500/3 低壓斷路器 DZ20-630 5.4.2低壓設(shè)備的校驗 (1) 低壓斷路器DW17-2000：查附表6可知額定電壓為380V，斷路器脫扣器額定電流為2000A，額定開斷電流80kA。據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗證條件知： ； 因此符合條件。 (2)

48、低壓斷路器DW15-4000：查附表5可知額定電壓為V，脫扣器額定電流，額定開斷電流80kA，此斷路器裝在各車間線端，各個車間的電流都在500A以下。據(jù)5.2節(jié)中低壓斷路器的驗證條件則： ； ； ； 因此符合條件。 (3) 低壓熔斷器：查附表8可知額定電壓為V，額定電流，額定開斷電流。此熔斷器裝在總線端和車間總線端，可以起到短路保護(hù)能力。據(jù)5.2節(jié)中熔路器的驗證條件則： ； ； 。 因此符合條件。 5.5變配電所高低壓進(jìn)出線及母線的選擇 母線及高低壓進(jìn)出線起到傳輸電能的關(guān)鍵作用，因此母線及導(dǎo)線的合理選擇對電力系統(tǒng)減少電能損耗，減少電力故障都至關(guān)重要。在當(dāng)今市場銅價

49、遠(yuǎn)高于鋁價的情況下，一般均使用鋁導(dǎo)線代替銅導(dǎo)線。同時，導(dǎo)線個電纜的選擇要滿足電能質(zhì)量的要求，做到經(jīng)濟(jì)運行，較小的投資，而且要布局合理，以便于維護(hù)與保養(yǎng)。 5.5.1高低壓母線的選擇 (1) 母線的選擇，主要包括母線所用的材料，類型和布置方式的選擇，導(dǎo)體截面的選擇，熱穩(wěn)定，動穩(wěn)定等項的校驗等。對于高壓母線，由于最大負(fù)荷電流不是很大，選擇的矩形鋁母線。下面校驗選擇該母線的熱穩(wěn)定性，查附表得常溫時矩形路母線的額定電流，長時間發(fā)熱的允許溫度是，校正系數(shù)為。 根據(jù)校驗條件，滿足要求。 (2) 低壓母線的選擇，低壓母線選擇原則和高壓母線相似，只是運行的最大負(fù)荷電流不同，根據(jù)低壓側(cè)最大負(fù)荷電流選擇的

50、矩形鋁母線。 5.5.2架空線和電纜的選擇 一般10kv以上的高壓架空線和低壓380v低壓動力線路通常按發(fā)熱條件選擇，而35kv以上一般先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，本次設(shè)計中，根據(jù)工廠負(fù)荷的總電流，廠內(nèi)電纜線選擇型電纜，高壓架空線選擇裸導(dǎo)線鋼芯鋁絞線此兩種選擇熱，動穩(wěn)定均符合設(shè)計。 5.5.3低壓線路的敷設(shè)方式 由于本廠內(nèi)大部分是電纜線，所以只進(jìn)行電纜線的敷設(shè)設(shè)計即可，對于電纜線一般都是鋪設(shè)電纜溝或者沿墻壁或者其他建筑物就地埋設(shè)。但在埋設(shè)的過程當(dāng)中，應(yīng)該做到盡量少彎曲鋪設(shè)，以減少電纜的彎曲扭傷。在電纜穿越建筑物或者樓板時，要用鋼管套保護(hù)，減少外皮磨損，保護(hù)絕緣不受損傷。就整個工廠的鋪設(shè)方式來

51、說，本次設(shè)計選擇放射式的方式，因為，當(dāng)廠內(nèi)有其他設(shè)備發(fā)生故障時不至于影響其他車間的正常安全生產(chǎn)。 第六章 變電所二次回路與繼電保護(hù) 6.1二次回路的定義和分類 由保護(hù)，測量，控制等設(shè)備組成的監(jiān)視一次回路正常穩(wěn)定運行的電路稱為二次回路，在二次回路中運用到的設(shè)備叫做二次設(shè)備。變電所的二次回路是保持一次回路正確，安全，可靠運行的系統(tǒng)[15]。 依據(jù)相關(guān)電力施工規(guī)定，在二次回路中應(yīng)配置下列儀表 （1）10kv的變電所的高壓側(cè)應(yīng)配置電流表和有功功率表，如果商業(yè)上需要計算用電量，還要配置無功電能表一個。 （2）如果高壓側(cè)沒有配置電能表，需要在其低壓側(cè)配置電能表，并且還需要裝設(shè)電流表。 （3）

52、在車間的配電線路中，還需要配置電流表，以方便查看各車間的用電負(fù)荷 （4）在用并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)目偩€上，需要配置三只電流表，分別測量三相電流，并裝設(shè)一只無功電能表。 6.2二次回路的操作電源 二次回路的供電雖然只輔助于一次系統(tǒng)，但是卻對一次系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起著極其重要的作用。因為它可以對測量一次電路的各種儀表單獨供電，使之基本不受一次電路的影響。事故狀態(tài)下，在母線電壓快速下降時，應(yīng)能使繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠的動作，所以要求其充分可靠，容量足夠大并且具有獨立性。要求在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重短路或者其他事故事，必須可靠的動作或跳閘。 操作電源一般是由直流電源提供，一般可由現(xiàn)有的直流蓄電池，如鎘鎳蓄電池等，也

53、可以通過整流裝置換流方式提供直流電。但是對于10kv變配電所，容量相對較小，繼電保護(hù)不復(fù)雜，可以通過電壓互感器等取得220v交流源使用。 6.3斷路器的控制和信號回路 對于10kv變配電所小型的變電所其監(jiān)視方式基本都使用燈光監(jiān)視的方式，而音響監(jiān)視方式多用于大型變電所，因此，本次設(shè)計才用燈光監(jiān)視控制回路。采用手動操作的斷路器控制和信號回路，圖6-1為手動操作的斷路器控制和信號回路圖 圖7-1 斷路器控制與信號原理圖 需要斷路器合閘時，推上操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器合閘。輔助觸點閉合，紅燈變亮，指示斷路器已經(jīng)合閘。紅燈同時還起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。分閘時時，扳下操作機(jī)構(gòu)使斷路器分閘，這時候

54、，斷路器的輔助觸點斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點閉合，綠燈亮，表明斷路器已經(jīng)分閘。 6.4變電所的測量和絕緣監(jiān)視回路 在電力系統(tǒng)中進(jìn)行測量的主要目的是對電能的計量，比如功率的測量功率等，也可以用測量的數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀態(tài)是否是處在安全運行中，三相電壓是否平衡等。測量和監(jiān)視回路是二次系統(tǒng)的組成部分之一，對其各種儀表的配置都要滿足電氣安全運行的需要[16]。 6.4.1 變電所高壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路 為能正確的反映電氣裝置的各種運行數(shù)據(jù)和絕緣狀況，并實現(xiàn)商業(yè)化運營的需要，供電部門或企業(yè)本身都會在變配電所配置電氣測量儀表。一便于對系統(tǒng)中電流，電壓，頻率等各項參數(shù)做到隨時監(jiān)測。 圖7-

55、2 6～10kV線路測量和計量儀表的原理電路 6.4.2 變電所低壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路 圖7-3 220/380V線路測量和計量儀表的原理電路 6.5變配電所的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計 變配電所及其周邊設(shè)備的安全運行關(guān)系著全廠的持續(xù)安全生產(chǎn)，因此對其做好保護(hù)，盡快切除各種可能發(fā)生的故障顯得格外重要。這就有必要進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計。對繼電保護(hù)的要求要做到速動性，選擇性，可靠性和靈敏性。當(dāng)變配電所某處發(fā)生短路故障時，應(yīng)能有選擇性的啟動應(yīng)該動作的保護(hù)，并且要做到可靠迅速，以減小短路故障帶來的損失。 電力變壓器是電力系統(tǒng)中使用相當(dāng)普遍和十分重要的電器設(shè)備，在整個變電所中，變壓器的保護(hù)是最重要的。雖然它和發(fā)

56、電機(jī)有區(qū)別，是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)相對可靠，發(fā)生故障的機(jī)會很少，但它一旦發(fā)生故障將會給供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重的后果。為了保證變壓器的安全穩(wěn)定的運行。防止故障的擴(kuò)大，根據(jù)變壓器故障的發(fā)生，敏感，快速和可靠的保護(hù)裝置和良好的選擇性是非常必要的。 6.5.1變壓器瓦斯保護(hù) 變壓器瓦斯保護(hù)又叫做氣體保護(hù)是反映變壓器內(nèi)部故障的一種保護(hù)裝置。在變壓器的油箱內(nèi)發(fā)生故障時，在故障電流作用下，變壓內(nèi)的液體油會受熱分解產(chǎn)生大量氣體，長生的氣體越多，變壓器內(nèi)的壓強(qiáng)越大，氣體迫使油和氣體沖向保護(hù)裝置，利用此原理實現(xiàn)變壓器的保護(hù)。變壓器瓦斯保護(hù)原理圖見圖7-4。 圖7-4 變壓器氣體保護(hù)原理圖

57、 6.5.2 變壓器過負(fù)荷保護(hù) 變壓器在運行的過程當(dāng)中，有可能會出現(xiàn)過負(fù)荷，長期的過負(fù)荷運行會減小變壓器的運行壽命，破壞變壓器的絕緣保護(hù)，因此有必要設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)，變壓器過負(fù)荷保護(hù)的整定原理同線路過負(fù)荷保護(hù)一樣，動作電流整定依照一次側(cè)額定電流整定，動作時間一般為。 整定計算公式 (6-1) 為可靠系數(shù)，取1.2；為低壓側(cè)線路電流，根據(jù)公式和負(fù)荷計算的結(jié)果 由上過負(fù)荷電流整定為。 6.5.2變壓器過電流保護(hù) 變壓器內(nèi)外部故障或異常運行都可能導(dǎo)致其過電流現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的電流保護(hù)。 采用DL-11/50型感應(yīng)式過

58、電流繼電器， (1) 過電流保護(hù)動作電流的整定 (6-2) 取，，，。 因此，動作電流 故動作電流整定為5A。 (2) 過電流保護(hù)動作時間的整定 因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，高壓出線處時間為，故根據(jù)時間級保護(hù)配合原則整定時間為多一個時間級差為。 (3) 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗，用最小短路電流檢驗。 已知最小短路電流： 保護(hù)一次側(cè)動作電流： 因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為： 滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。 6.5.3. 裝設(shè)變壓器電流速斷保護(hù) 由于過電流保護(hù)動作時間較長不能夠迅速隔離故障，故需要安

59、裝瞬時速斷保護(hù)以快速反應(yīng)變壓器的故障。 (1) 速斷電流的整定 已知： ，，，，。 因此速斷動作電流為： 選電流繼電器，動作電流整定為。 保護(hù)一次側(cè)動作電流為： (2) 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗 已知： ， 因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為： 依據(jù)規(guī)定，電流保護(hù)（含電流速斷保護(hù)）的最小靈敏系數(shù)為1.5，因此靈敏系數(shù)符合要求。 第七章 防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計 7.1變電所防雷 雷云形成時，會帶有很高的過電壓，當(dāng)雷云一旦與地面金屬導(dǎo)體有接觸時會產(chǎn)生很大的雷電流，如果沒有做好很好的防雷保護(hù)，將會對電氣設(shè)備，甚至對變電所本身造成難以想象的損壞。因此在雷雨天氣多發(fā)的地區(qū)做好供電的防雷

60、工作，意義重大。在防雷工作當(dāng)中，要充分掌握雷電科學(xué)知識，掌握雷電的特點做到有針對性的預(yù)防和配置防雷設(shè)備，對當(dāng)?shù)毓╇姴块T和氣象部門所統(tǒng)計的雷電資料做到充分分析[17]。 7.1.1防雷設(shè)備 一般由接傘器，引下線，接地裝置等組成防雷設(shè)備，接傘器就是在雷放電時直接接受雷擊的物體，通常是由金屬組成的，接傘器包括有避雷針，避雷帶，避雷網(wǎng)等組成。 7.1.2防雷設(shè)計 本地區(qū)夏季多雨雷電頻發(fā)。且從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T獲得的氣象資料顯示本地區(qū)多直接雷為主，基于此種情況，在進(jìn)行該設(shè)計時，為節(jié)省投資成本，造成不必要的浪費，只需要進(jìn)行直擊雷的防護(hù)即可。變電所直擊雷保護(hù)的基本要求：應(yīng)能保護(hù)整個被保護(hù)的設(shè)備和室外較高的

61、建筑物或者易受雷擊的物體都要設(shè)置直擊雷保護(hù)。 （1）確定避雷針的保護(hù)范圍 在國際上通常使用滾球法來確定保護(hù)的范圍，滾球法就是用一個半徑的球體，沿著需要保護(hù)的部位滾動，當(dāng)球體只接觸到避雷針和地面時，球弧下部位就是保護(hù)范圍。對于不同的建筑或設(shè)備，保護(hù)級別不一樣，防雷級別根據(jù)附表12 查得變電所屬于第一類防雷建筑物，滾球半徑為30m，根據(jù)工廠原始資料變電所使用兩支距離為10米的避雷針高度為為20m。 兩支等高避雷針每側(cè)的保護(hù)范圍最小寬度： (8-1) 為滾球半徑，，避雷針高度，D，兩避雷針的距離。 當(dāng)兩避雷針的距離時，按單個計算范圍

62、，當(dāng) 兩避雷針外側(cè)與單支避雷針外側(cè)計算相同。 根據(jù)(8-1)公式帶入計算得： 根據(jù)已知的資料變電所的施工長4米寬3米，可以做到全部保護(hù)。 7.2接地電阻及其接地裝置 接地電阻是引下線電阻和埋設(shè)于地下的金屬接地裝置電阻的總和。根據(jù)通過電流的性質(zhì)，接地電阻一般分為工頻接地電阻和沖擊接地電阻兩種。正常工作的工頻負(fù)荷電流流入接地裝置時表現(xiàn)的電阻就是工頻接地電阻。而只有雷擊接地裝置時才會有沖擊電阻。 （1） 接地電阻的計算 按照電力部門的規(guī)定，保護(hù)接地電阻應(yīng)滿足， （7-2） 理論計算公式為

63、 （7-3） 但在工程設(shè)計中通常使用 （7-4） 為土壤的電阻率，未接地體長度，為接地體直徑。 在本設(shè)計中，由初始資料并查附表11得土壤電阻率為，有電氣聯(lián)系的架空線為5km，查附表14可知，確定變電所接地裝置的電阻應(yīng)滿足條件（8-2）及 （7-5） （7-6） —為相同電壓下具有電氣關(guān)系的架空線的長度，本設(shè)計，為電纜線的長度，這里，帶入計算得 則比較兩式接地電阻應(yīng)為 （2）接地裝置的

64、方案 初步考慮圍繞變電所的四周距離變電所的墻體2-3米，放入直徑50mm,長度為2.5m的鋼管接地體，每隔5米放入一根，管間用扁鋼焊接起來。單根鋼管的接地電阻由（7-4）知 接地的鋼管數(shù)為： 為垂直接地體利用系數(shù)可查附表13，由于接地體要求均勻?qū)ΨQ排列，因此選擇14根直徑50mm,長2.5m鋼管做接地體，用扁鋼連接，環(huán)形配置。 第八章 供電系統(tǒng)電氣圖紙設(shè)計 8.1主供電設(shè)計圖 圖8-1 主供電系統(tǒng)圖 圖8-2 工廠平面圖 總結(jié) 為了滿足歐科工礦設(shè)備的生產(chǎn)用電，本次設(shè)計搜集了大量的資料，包括實際的負(fù)荷統(tǒng)計與預(yù)測，并向當(dāng)?shù)毓╇姴块T詳細(xì)咨詢了一些問題，通過負(fù)荷計算，短路計算，主接

65、線設(shè)計，變壓器選擇，設(shè)備選擇，等多方面設(shè)計基本上滿足了工廠的用電要求。 本次畢業(yè)設(shè)計以歐科工礦設(shè)備公司以實際背景，通過搜集學(xué)習(xí)各種供配電知識，在實際的設(shè)計過程中，缺乏實際經(jīng)驗成了我進(jìn)行設(shè)計的最大的障礙，許多的用電設(shè)備不知道其基本參數(shù)，對變配電所設(shè)計的基本資料知之甚少，甚至還有很多的概念沒有搞明白。通過本次設(shè)計，希望自己在以后的學(xué)習(xí)當(dāng)中，做到理論與實踐的結(jié)合，真正把理論知識用到實踐中去，為自己所用，為我所服務(wù)的單位所用。 附 錄 附表1高壓斷路器ZN12-10/2000的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 參數(shù)名 額定電壓 額定開斷電流 極限通過電流 熱穩(wěn)定電流 額定電流 數(shù)值 10KV 3

66、1.5KA 80KA 31.5KA 2000A 附表2并聯(lián)電容器參數(shù) 型號 額定容量kvar 額定電容 50 1.44 附表3 S9-630/10變壓器參數(shù)表 型號 額定容量 額定電壓/kv 空載損耗 負(fù)載損耗 空載電流 阻抗電壓 S9-630/10 630 10/0.4 1300 5800 3.0 5 附表4 電力線路單位長度電抗平均值 線路結(jié)構(gòu) 線路電壓 架空線路 附表5 高壓隔離開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 參數(shù)名稱 額定電壓 額定電流 動穩(wěn)定電流峰值 熱穩(wěn)定電流 數(shù)值 附表6 低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 脫扣器額定電流A 長延時動作整定電流A 短延時動作整定電流A 瞬間動作額定電流A 單相接地短路動作電流A 分?jǐn)嗄芰? 電流kA 2000 1000~2000 7000~12000 6000~12000 80(短延時30) 0.2 附表7 低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 型號 額定電壓V 脫扣器額定電流A 瞬時脫扣電流倍數(shù) 分?jǐn)?/p>