《kv變電所設(shè)計(jì)》word版.doc

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畢 業(yè) 論 文 設(shè) 計(jì) 10kv 變配電所的設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 年 級(jí) 專(zhuān) 業(yè) 系 院 指導(dǎo)教師 摘 要 電力產(chǎn)業(yè)作為支撐國(guó)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(guó)很多的電力技術(shù)包括特高壓輸電項(xiàng)目等都處于國(guó)際領(lǐng)先地位 在電力系統(tǒng)中 變電所的設(shè)計(jì)占有非常重要的位置 電力網(wǎng)絡(luò)等夠可靠無(wú)故障運(yùn) 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(jì)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(yùn)行的二次設(shè)備 電力變壓器 等組成 中小型的變配電所在大多數(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(jì)就是考慮到工廠的實(shí)際應(yīng)用和未來(lái)的發(fā)展根據(jù)理論結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)了 一個(gè)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(jì)根據(jù)進(jìn)行了負(fù)荷的計(jì)算 根據(jù)計(jì)算結(jié)果 并留出一定裕度 選擇兩臺(tái)主變 壓器 并且根據(jù)短路計(jì)算選擇了一二次設(shè)備 最后做了簡(jiǎn)單的防雷和接地設(shè)計(jì) 使其更加貼合實(shí)際 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工更具有指導(dǎo)性 關(guān)鍵詞 變電所 短路計(jì)算 負(fù)荷 Abstract Electric power the basic industry to support national economic industryi development with the rapid development of has made progress and a econmy great lot of in China has been walking in the forefront of the elctripowechlg In the substation design occupies a very intatrst position and the and stable reliability mponiupratiofwrid and power on the design of the substation and the sulyfdprtionl configuration Substation of a device and a safe eqit geycse running of the equipment is of two power transformers and other equipment cos monitoring Is widely used in small power transformation and distribution of the majority of small and medium sized enterprises to the development of rpid is the basis of support entrpis design is to the practical application and future Thcnsiderfactory development based on the of theory and practice design a power ombti to supply based on10kVsubstation Because of the importance of safety production and load into this design according nsidert to the load calculation according the calculation results and set aside a t certain margin chooses two main transformers And select one or two to the calculation of short circuit Finally do a simple lightning equipmntacordig protection and grounding design To it more practical more guidance on the ake construction site Keyword Short circuit calculation LoadSbstai 目 錄 第一章 緒論 1 1 1 課題來(lái)源及其設(shè)計(jì)背景 1 1 2 工廠原始資料 1 1 3 工廠變配電所的設(shè)計(jì)原則 2 第二章 負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償 3 2 1 負(fù)荷計(jì)算的方法 3 2 2 無(wú)功功率補(bǔ)償 5 第三章 主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì) 6 3 1 變壓器的選擇原則 6 3 2 變壓器型號(hào)的選擇 6 3 3 變電所主變壓器臺(tái)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(jì)算 13 4 1 短路電流產(chǎn)生的原因及危害 13 4 2 短路計(jì)算的目的及其條件 13 4 3 短路電流計(jì)算原則和方法 14 4 4 短路電流計(jì)算 14 第五章 電氣設(shè)備的選擇 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(yàn)的條件和項(xiàng)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(lèi) 22 6 2 二次回路的操作電源 23 6 3 斷路器的控制和信號(hào)回路 23 6 4 變電所的測(cè)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(jì) 25 第七章 防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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?jiān)O(shè)計(jì) 30 8 1 主供電設(shè)計(jì)圖 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(lái)源及其設(shè)計(jì)背景 1 1 1 課題來(lái)源 本課題是基于于山東濟(jì)寧歐科工礦設(shè)備有限公司原變電所擴(kuò)建建項(xiàng)目并結(jié) 合自己的論文設(shè)計(jì)題目 具有一定的實(shí)踐性和可行性 1 1 2 設(shè)計(jì)背景 山東濟(jì)寧歐科設(shè)備工礦公司 注冊(cè)成立時(shí)間是 年 是濟(jì)寧市專(zhuān)門(mén)經(jīng)營(yíng)196 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(zhuān)門(mén)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(lèi)技術(shù)人員 高級(jí)技術(shù)工程師 機(jī)械工程師等各類(lèi)20 專(zhuān)業(yè)技術(shù)管理人員 余人 工廠占地面積約 6000 平方米 各類(lèi)建筑面積 203 萬(wàn)平方米 隨著公司的快速發(fā)展 先后與原來(lái)國(guó)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(guó)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(mén)授予獨(dú)家代理和生產(chǎn)基地 憑著過(guò)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(guó)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(mén)頒發(fā)的質(zhì)量可信 誠(chéng)信經(jīng)營(yíng) 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(gè) 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(chē)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(chē)間都為 小時(shí)三班制 生產(chǎn)線只有在訂單完成的時(shí)候停下 24 或者連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò) 7 天 只有焊接車(chē)間車(chē)間為 小時(shí)制 年最大負(fù)荷利用小時(shí)8 為 5500 小時(shí) 車(chē)間多為二級(jí)用電負(fù)荷 少量三級(jí)負(fù)荷 其他生活 后勤 辦公 用電等為三級(jí)負(fù)荷 其中動(dòng)力設(shè)備都為三相電 v 照明電器為單相電 v 3020 各車(chē)間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表 2 1 1 2 2 供電電源 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35 10 kv 5km 壓線型號(hào)是 廠內(nèi)有 電纜 變電站饋線端安裝有高壓斷路器 其120LGJ 2km 斷流容量為 斷路器裝有電流速斷保護(hù)和限時(shí)速斷保護(hù) 限時(shí)速斷保MVA 護(hù)整定時(shí)間為 高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線總長(zhǎng)度為s k 1 2 3 水文及氣象條件 本變配電所施工地點(diǎn)位于山東魯西南平原地區(qū) 地質(zhì)條件穩(wěn)定 工廠周?chē)?地勢(shì)平坦 海拔約為 土壤主要以黃土為主 土壤電阻率 根70m30m 據(jù)原來(lái)變電所的大小 新的變電所預(yù)計(jì)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(chē)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(mén)統(tǒng)計(jì) 夏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39C 2C 10C 暴日天數(shù)為 天 很據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T(mén)的規(guī)定 需設(shè)置防雷接地裝置 20 1 3 工廠變配電所的設(shè)計(jì)原則 依據(jù)國(guó)家電力部門(mén)制定發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 5029GB50394B 等電力施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定 工廠供電要依照以下準(zhǔn)則 5049GB 1 要遵守相關(guān)規(guī)程 執(zhí)行國(guó)家有關(guān)部門(mén)制定的電力設(shè)施相關(guān)政策 國(guó)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(guò)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 不出現(xiàn)大的電壓和頻率的波動(dòng) 并且在安全的條 件上投資經(jīng)濟(jì) 減少浪費(fèi)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?yè)p耗 3 以近期為主 適當(dāng)考慮工廠的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展與規(guī)劃 供電設(shè)計(jì)不能只考慮當(dāng)前用電 還要兼顧到工程在未來(lái)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(diǎn) 和工廠的長(zhǎng)遠(yuǎn)擴(kuò)建計(jì)劃綜合考慮 正確處理工廠近期的擴(kuò)建與長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的聯(lián)系 做到近期優(yōu)先 兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)建設(shè) 酌情考慮工廠長(zhǎng)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(jì)工程的特點(diǎn)和濟(jì)寧 當(dāng)?shù)毓╇姉l件等 合理選擇設(shè)計(jì)方案 工廠供電設(shè)計(jì)涉及到設(shè)備選擇 建筑電 氣 以及電力系統(tǒng)中的各方面知識(shí) 是一個(gè)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(jì)算與無(wú)功功率補(bǔ)償 2 1 負(fù)荷計(jì)算的方法 當(dāng)前的電力工程設(shè)計(jì)中 我國(guó)使用最多的就是需要系數(shù)法 二項(xiàng)式法在某 些工程中也會(huì)用到 由于使用簡(jiǎn)便 計(jì)算方便 需要系數(shù)法在國(guó)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(duì)很多 并且各臺(tái)設(shè) 備容量差別大時(shí) 基本都采用需要系數(shù)法計(jì)算 二次項(xiàng)系數(shù)法 其基本算法是 b c 為二項(xiàng)式的系數(shù) 當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)少且容量相差非常大 30exP 用需要系數(shù)法誤差比較大 這時(shí)用二項(xiàng)式法計(jì)算 2 本次設(shè)計(jì)考慮到工廠設(shè)備負(fù)荷的實(shí)際情況 用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷 以提高計(jì)算的精確度 減小誤差 主要計(jì)算公式有 有功計(jì)算負(fù)荷 30dePK 2 1 無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 2 2 30tanQ 視在計(jì)算負(fù)荷 2 3 30cosSP 計(jì)算電流 2 4 30INU 負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如表 2 1 所示 表 2 1 車(chē)間負(fù)荷計(jì)算表 車(chē)間名 稱 負(fù)荷類(lèi) 別 設(shè)備容 量 kw 需要 系數(shù) dK cos tan 30P kw 30Qvar 30SKVA 動(dòng)力 500 0 3 0 65 1 17 150 175 5 230 77鑄造車(chē) 間 照明 10 0 7 1 0 7 0 7 動(dòng)力 350 0 3 0 7 1 02 105 107 1 150焊接車(chē) 間 照明 8 0 8 1 0 0 6 4 0 6 4 動(dòng)力 380 0 5 0 8 0 75 190 142 5 237 5機(jī)修車(chē) 間 照明 8 0 8 1 0 6 4 0 6 4 動(dòng)力 300 0 2 0 65 1 17 60 70 2 92 3高溫車(chē) 間 照明 6 0 7 1 0 0 4 2 0 4 2 動(dòng)力 100 0 6 0 8 0 75 60 45 75倉(cāng)庫(kù) 照明 5 0 8 1 0 0 4 0 4 動(dòng)力 50 0 4 0 8 0 75 20 15 25鍋爐 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 1922 757 622 5 998 17總計(jì) 0 9pK 0 95q 681 3 591 37 902 16 由前面統(tǒng)計(jì)結(jié)果 取 計(jì)算總有功計(jì)算負(fù)荷 p qK 30P 總無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 總的視在計(jì)算負(fù)載 總的計(jì)算電流 30Q30S30I30 975681 PKW 30 297varq k2681 59 7 16SKVA 3030 8NIU 3061cos 792 PS 計(jì)算的結(jié)果同樣填入上表 2 2 無(wú)功功率補(bǔ)償 按照有關(guān)由國(guó)家電力部門(mén)頒布的規(guī)定 在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí) 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 基于此 種規(guī)定 由負(fù)荷計(jì)算得 低于 因此要無(wú)功補(bǔ)償 3 cos0 76 9 2 2 1 無(wú)功功率的作用及不足帶來(lái)的危害 在電力系統(tǒng)中 無(wú)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(yùn)行都要從電網(wǎng)中吸收大量的無(wú)功功率來(lái)建立磁 場(chǎng)以傳輸能量 4 無(wú)功功率不足將導(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(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo) 工廠的功率因數(shù)偏低 時(shí)將造成下列不良影響 1 降低設(shè)備效能 使動(dòng)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(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇 在工程設(shè)計(jì)中 無(wú)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(wú)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(shí) 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(wú)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 維護(hù)簡(jiǎn)單 但是效果不是很好 不 過(guò)對(duì)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(duì)小一點(diǎn) 減少電能損 耗 因而在實(shí)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(shí)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(yùn)行時(shí) 它也將被切除 本次設(shè)計(jì)考慮到工廠無(wú)功功率不足和操作方便的實(shí)際情況采用低壓集中補(bǔ) 償方式 對(duì)絕大多數(shù)變壓器來(lái)說(shuō) 為變壓器的有功和無(wú) 4 5 TTQP Q T 功損耗 因此 在進(jìn)行變壓器低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償 功率因數(shù)大于 0 95 為好 本設(shè) 計(jì)取 為了使低側(cè)功率因數(shù)從 0 76 提高到 0 95 對(duì)并聯(lián)電容器安裝cos0 95 在低壓側(cè)所需要的容量為 3012 tanrcostanrcos cQP 75 760 95vark 取98 vark4varcQk 參考附表 2 可知 并聯(lián)電容可選用 型 每個(gè)電容器補(bǔ)償容1 BWF 量為 50vark 因此 其電容器的個(gè)數(shù)為 4085cnq 無(wú)功補(bǔ)償后 變電器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 223075 6 40 789 SKVA 30 cos 589 P 即工廠的功率因數(shù) s 因此 符合本設(shè)計(jì)的要求 第三章 主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì) 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(jì)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 分配和使用 變壓器的選 擇應(yīng)該結(jié)合工廠實(shí)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(jì)算 并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析 6 另外 要按照有關(guān)國(guó)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(hào)的選擇 根據(jù)分類(lèi)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(jì)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(jiàn)的 在低壓電網(wǎng)中0Yyn1D 較多采用 Dyn11 聯(lián)接組有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用 原因是 Dyn11 其 3n 次諧波勵(lì) 磁電流不會(huì)流到高壓電網(wǎng)中 能有效抑制高次諧波電流 Dyn11 聯(lián)接變壓器零 序阻抗相對(duì)很小 當(dāng)發(fā)生低壓?jiǎn)蜗嘟拥毓收蠒r(shí) 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(jì)中選擇 Dyn11 聯(lián)接組配電變壓器 3 3 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 變壓器臺(tái)數(shù)一般根據(jù)以下條件確定 1 電力系統(tǒng)中含有一級(jí)或二級(jí)供電負(fù)荷 應(yīng)該適當(dāng)考慮選用兩臺(tái)變壓器 當(dāng)一臺(tái)檢修或有故障時(shí)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(dòng)較大 經(jīng)濟(jì)技術(shù)達(dá) 到相關(guān)要求時(shí)可以選用兩臺(tái)變壓器 3 級(jí)負(fù)荷 供電要求不高 可以采用一臺(tái)變壓器 不設(shè)備用 如果有下列情況可以設(shè)置專(zhuān)用的變壓器 專(zhuān)門(mén)供電 1 如果動(dòng)力和照明使用同一個(gè)變壓器對(duì)照明質(zhì)量有很大的影響時(shí) 2 單臺(tái)單相負(fù)荷較大時(shí) 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(yùn)行時(shí) 干擾了其他設(shè)備的正常生 產(chǎn)作業(yè) 可配備專(zhuān)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(jí)負(fù)荷以及三級(jí)負(fù)荷 考慮實(shí)際情況 根 據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范 的相應(yīng)要求 配置兩臺(tái)變壓器 7 50394GB 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(jì)算負(fù)荷 保證在其計(jì)算負(fù)NTS 荷 下變壓器能無(wú)故障長(zhǎng)期運(yùn)行 當(dāng)當(dāng)變電所中配置兩臺(tái)變壓器時(shí) 一般選擇30S 兩臺(tái)容量相同的變壓器 每一臺(tái)變壓器容量應(yīng)同時(shí)符合下列兩個(gè)條件 一 當(dāng)每一臺(tái)變壓器獨(dú)立運(yùn)行時(shí) 為了在以后負(fù)荷增加時(shí) 還能滿足使用 應(yīng)該滿足總計(jì)算負(fù)荷 的 的需要 即 30S6 7 3 1 30 6 7 TNS 這樣可以做到每一臺(tái)變壓器能承擔(dān)總負(fù)荷的 此時(shí)變壓器效率相對(duì)較高 5 二 每一臺(tái)變壓器獨(dú)立運(yùn)行時(shí) 都能達(dá)到全部一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷 的需12S 要 即 3 2 12NTS 表示一二級(jí)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(tái)12S 完好的變壓器能夠保障所有負(fù)荷的供電 根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷 30789 025 314NT KVA 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(jí)負(fù)荷 9630 1S Dyn 一旦出現(xiàn)大的停電或電力事故 將嚴(yán)重影響企業(yè)正常生產(chǎn) 因此對(duì)電源的供電 可靠性提出了很高的要求 因此選用兩臺(tái)變壓器 當(dāng)一個(gè)變壓器在事故發(fā)生時(shí) 另一臺(tái)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(shí) 變壓器的無(wú)功損耗和有功損耗計(jì)算方法如下 3 1 230 TKNSPP 3 2 2 1QIU 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0K 用率用視在功率比上變壓器的容量 本次設(shè)計(jì)使用 型號(hào)的變壓器 9630 1S 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 50P 帶入上上式中得 2789 1 5 83763T W 0 1 25var0Qk 則變壓器高壓側(cè)無(wú)功功率 3062 varTk 847PKW 2 223030 84 795 8SQkVA 則高壓側(cè)電流 303 1NSIU 3 6 變配電所的主接線方式 變配電所的主接線設(shè)計(jì)在供電工程設(shè)計(jì)中是一個(gè)綜合性的問(wèn)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?cái)?shù) 電壓的級(jí)別 負(fù)荷等具體情況來(lái) 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(jì) 的好壞對(duì)全廠用電設(shè)備的安全 高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的關(guān)聯(lián) 主接線的設(shè)計(jì) 應(yīng)該依照下列具體要求 8 1 安全 應(yīng)符合國(guó)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(wú) 故障的工作時(shí)間來(lái)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(shí)用最少的切換 以適應(yīng)不同的運(yùn)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(yùn)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(yùn)行的費(fèi)用 為適應(yīng)長(zhǎng)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(jiǎn)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(jiàn)圖 4 1 其接線比較簡(jiǎn)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(jiǎn)單如只有一臺(tái)變壓 器等 QS2F1母 線 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(kāi) 當(dāng)發(fā)生故障時(shí) 可以將故障母線隔開(kāi) 保障 無(wú)故障母線安全運(yùn)行 見(jiàn)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(diǎn)減小了停電范圍 不過(guò)當(dāng)斷路器檢修時(shí) 也需要把斷路器所在的支路斷開(kāi) 單母線分段接線除了 具有單母線接線的優(yōu)點(diǎn)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 QFS12 圖 4 2 單母線分段接線 3 7 2 雙母線接線 每個(gè)回路都需要配置兩個(gè)母線隔離開(kāi)關(guān)是雙母線接線的最大特點(diǎn) 雙母線 接線相對(duì)單母線接線來(lái)說(shuō) 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(jí)和二級(jí)重要負(fù)荷的場(chǎng)所及雖然沒(méi)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(diǎn)是操作步驟相對(duì)復(fù)雜 有時(shí)候 需要倒閘操作 當(dāng)故障發(fā)生在其中一條母線時(shí) 這條母線也需要停電 為了克 服這種缺點(diǎn) 增設(shè)旁路母線可以解決此問(wèn)題 圖 3 3 雙母線接線 3 7 3 橋式接線 橋式接線中 開(kāi)設(shè)設(shè)備的數(shù)量比較多 投資相比大一些 但是運(yùn)行靈活 它比單母線分段接線簡(jiǎn)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(zhǎng) 事故檢修 機(jī)率多的變配電所 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(yùn)行方式下常常投入和 切掉運(yùn)行以及穿越功率比較大的場(chǎng)合 3 8 電氣主接線的確定 本次設(shè)計(jì)變電所為 10kv 變電所 出現(xiàn)回路數(shù)為 6 回 容量相對(duì)來(lái)說(shuō)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(duì)車(chē)間的持續(xù)供電 同時(shí)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(jiàn)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(tái)主變壓器檢修或故障時(shí) 通 過(guò)開(kāi)關(guān)的操作 可以在很短的時(shí)間內(nèi)供電恢復(fù) 并且某一條支路出現(xiàn)故障不影 響其他支路的安全供電 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)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(shí) 從其他廠區(qū)獲得 臨時(shí)的供電 9 1QSF0KV 4234QFS56 圖 3 6 單母線分段主接線 第四章 短路電流計(jì)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(shí)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 3 2 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(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 設(shè)備絕緣被 過(guò)電壓擊穿 或是絕緣不夠等等 有時(shí) 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)施操作規(guī)定也會(huì)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(shí)切斷將會(huì)給電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害 10 并且短路時(shí) 由于繼電保護(hù)的作用 斷路器動(dòng)作會(huì)造成停電 且離電源端越近 發(fā)生故障時(shí)停電面積越大 造成的危害越大 4 2 短路計(jì)算的目的及其條件 4 2 1 短路計(jì)算的目的 短路電流其計(jì)算的結(jié)果可以用于電力系統(tǒng)的運(yùn)行和設(shè)計(jì) 且短路電流計(jì)算 是電力系統(tǒng)中三大計(jì)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(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定及定穩(wěn)定性 三 更有效合理的設(shè)計(jì)接地裝置 四 短路及各種故障的分析 五 輸電線對(duì)通信線路的影響與繼電保護(hù)的整定和設(shè)計(jì) 4 2 2 短路計(jì)算的條件 一 一般是將系統(tǒng)看成是無(wú)限大容量電源 電源的功率無(wú)窮大 端電壓保持 恒定 二 假定短路的回路中各個(gè)元件的阻值維持不變 并且 變壓器勵(lì)磁電流和 電路電容也忽略不計(jì) 三 在發(fā)生短路事故后 故障的類(lèi)別保持不變 比如說(shuō)兩相接地短路不會(huì)變 成三相短路 四 具有分接開(kāi)關(guān)的變壓器 其分解開(kāi)關(guān)位置視為主分接位置 五 不計(jì)短路電弧電阻 4 3 短路電流計(jì)算原則和方法 短路電流一般是計(jì)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(yùn) 行方式下時(shí) 產(chǎn)生的短路電流最大 同時(shí) 短路點(diǎn)應(yīng)選在發(fā)生短路電流最大的 點(diǎn) 短路電流計(jì)算的方法一般有歐姆法和標(biāo)幺制法 計(jì)算高壓電路電流時(shí)一般 使用標(biāo)幺制法 低壓電路一般使用歐姆法即有名值法 本設(shè)計(jì)使用標(biāo)幺制法 來(lái)計(jì)算短路電流 11 所謂標(biāo)幺制就是實(shí)際值比上基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)值可以任意選取 但是在電力系 統(tǒng)計(jì)算當(dāng)中 一旦選定兩個(gè)基準(zhǔn)值 其他的基準(zhǔn)值都可以用這兩個(gè)來(lái)表示 短 路計(jì)算時(shí) 一般先選定基準(zhǔn)容量 和基準(zhǔn)電壓 dSdU 4 4 短路電流計(jì)算 依據(jù)變電所實(shí)際情況 在出現(xiàn)短路最嚴(yán)重的地方選擇短路點(diǎn) 畫(huà)出短路計(jì) 算圖 短路點(diǎn) 取變壓器兩側(cè) 因此短路計(jì)算電路等效電路圖如圖 4 1k 2 1 所示 架空線 l 5 k m Q F K 1 k 2 1 0 k V 3 8 0 V 圖 4 1 短路計(jì)算電路圖 4 4 1 確定基準(zhǔn)值 設(shè) 低壓側(cè) 則基準(zhǔn)電0 dSMVA 10 5dcUKV 20 4dcUKV 流 11 3dSAI 220 14ddVI KU 4 4 2 計(jì)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 由工廠原始資料斷路器容量為 因此30OCSMVA 11 Xocd 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 120LGJ 0 35 Xkm 而線路長(zhǎng) 故架空線路的的電抗標(biāo)幺值為5km 202 2110 35 9 5 dcSMVAXlkmUK 3 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 由 3 4 節(jié)得本設(shè)計(jì)中選擇 臺(tái)變壓器型號(hào)為 的變壓器 查附表9630 1S 1 可得 其短路電壓百分?jǐn)?shù) 因此 5k 3107 1063kdNUSMVAXK k 1 故障點(diǎn) 的短路電流計(jì)算 1 總電抗標(biāo)幺值 92 15 30 21 Xk 2 三相短路電流周期分量有效值 KAIKdk 8 92 15 3 1 3 其他短路電流 3 3112 8kkIIKA 57 14shi 3 3 28sII 4 三相短路容量 AMVXSKdk 1529 10 3 1 k 2 故障點(diǎn)的短路電流計(jì)算 1 總電抗標(biāo)幺值 1234 2 7 93 0 15 82KXX 2 三相短路電流周期分量有效值 3 22 24 85 dKKIAI KX 3 其他短路電流 3 3224 8KKII 1 8 5 67shi KA 3 3 09 20sII 4 三相短路容量 3 2 2 17 55 8dKKSMVAX 計(jì)算結(jié)果綜合如表 4 1 所示 4 1 短路計(jì)算結(jié)果 三相短路電流 kA 三相短路容量 MVA 短路計(jì)算點(diǎn) 3 kI 3 3 I 3 shi 3 shI 3 kS 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(yùn)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(fèi)資源 在電氣設(shè)備選擇時(shí) 要依據(jù)施工 工程實(shí)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(shí) 還要考慮維護(hù)的簡(jiǎn)單方便性 即選擇在市場(chǎng)上相 對(duì)比較成熟的設(shè)備 12 5 1 變電所高壓一次設(shè)備的介紹 1 高壓開(kāi)關(guān)柜 高壓開(kāi)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(lái)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(chē)式兩大類(lèi)型 2 高壓斷路器 可以接通和斷開(kāi)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(shí)可以切掉短路電流 因?yàn)橐謹(jǐn)嚯娏?因此斷路器都帶有優(yōu)良的滅弧裝置 3 隔離開(kāi)關(guān) 因不用開(kāi)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(lái)檢修設(shè)備 4 熔斷器 線路長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷時(shí) 或設(shè)備故障發(fā)生短路時(shí) 用于切斷強(qiáng) 大的短路電流 5 避雷器 避雷器的作用是保護(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(wú)功功率 7 電流互感器 主要是把檢測(cè)到的電能數(shù)據(jù)提供給二次回路 供計(jì)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(yàn)的條件和項(xiàng)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NsU 定定電壓 即 5 NUNs 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NsI 電流 即 5 NINsI 2 3 按斷流能力選擇 設(shè)備的額定開(kāi)斷電流 或者是斷流容量 要大于此設(shè)備在開(kāi)斷短路電流ocIocS 時(shí)的有效值或者短路容量 即 5 ockI ocKS 3 5 2 2 按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 高壓斷路器 負(fù)荷開(kāi)關(guān)及隔離開(kāi)關(guān)的短路穩(wěn)定度檢驗(yàn) 1 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 或 5 3 maxshi 3 maxshI 4 式中 為設(shè)備的極限通過(guò)電流或者動(dòng)穩(wěn)定電流的峰值和有效值axiI 三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值 單位為 kA 3 shi sI 2 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 5 2 3 2timaIt 5 式中 為設(shè)備的熱穩(wěn)定電流有效值 單位為 kA It t 為熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間 單位為 s 開(kāi)關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流 單位為 kA 3 短路發(fā)熱假想時(shí)間 單位為 s imat 短路發(fā)熱假想時(shí)間 一般按下式計(jì)算imat 5 6 20 5 imakIts 在無(wú)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(shí)間 短路持續(xù)時(shí)間就等于短I imakt kt 路所在處的主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加上斷路器分閘時(shí)間 當(dāng) 時(shí) 1kts imakt 電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)只對(duì)本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行 其校驗(yàn)條件按下列進(jìn)行 1 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 或 5 7 3 maxshi 3 es12NshKIi 稱為動(dòng)穩(wěn)定電流也是電器的極限通過(guò)電流峰值 為三相短路瞬時(shí)沖 3 shi 擊電流 為動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) es 2 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 或 5 8 2 3 timaIt 2 3 1ttNimaKI 為熱穩(wěn)定電流 為熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)時(shí)間 s 為熱穩(wěn)定倍數(shù) tIt tK 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(jí)和所處的地理環(huán)境 高壓側(cè)采用 型戶內(nèi)固定式210YN 交流金屬封閉開(kāi)關(guān)柜 初選設(shè)備見(jiàn)表 5 1 下面分別對(duì)每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行具體校驗(yàn) 表 5 1 一次設(shè)備選擇表 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 高壓斷路器 ZN12 10 2000 高壓熔斷器 RN1 10 50 高壓隔離開(kāi)關(guān) 6810 GNT 電流互感器 5LQJ 電壓互感器 JDZ 10 5 3 1 高壓斷路器的選擇與校驗(yàn) 查附錄表 1 知高壓斷路器型號(hào) ZN12 10 2000 各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表 5 2 表 5 2 高壓斷路器 各項(xiàng)參數(shù)表 120 ZN 參數(shù)名 額定電壓 額定開(kāi)斷電 流 極限通過(guò)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(jì)中 根據(jù)高壓斷路器的驗(yàn)證條件和表10NUkV 53 4NIA 5 2 可知 額定電壓和電流均符合條件 1 開(kāi)斷能力校驗(yàn) 3 52 86ocKIAI 2 熱穩(wěn)定與動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 3 max807 14shii 22 3 21 5810 65imaIt It 綜上可知符合條件 5 3 2 高壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇 查附錄表 3 知高壓隔離開(kāi)關(guān) 型號(hào)各項(xiàng)參數(shù)如下參數(shù)表 5 310 2GNT 表 5 3 高壓隔離開(kāi)關(guān)參數(shù) 參數(shù)名稱 額定電壓 額定電流 動(dòng)穩(wěn)定電流峰值 熱穩(wěn)定電流 數(shù)值 10KV60A52KA20KA 本設(shè)計(jì)中 根據(jù) 5 2 節(jié)中高壓隔離開(kāi)關(guān)的驗(yàn)證NUk 53 4NI 條件知額定電流和電壓均符合條件 1 熱穩(wěn)定性與動(dòng)穩(wěn)定性檢驗(yàn) 3 max527 14shiKAik 3 20 0 65imaItIt 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10LQJ 參數(shù)名稱 額定電壓 額定電流比 1s 熱穩(wěn)定倍數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) 數(shù)值 10kv 100 5 90 225 根據(jù) 5 2 節(jié)中電流互感器的驗(yàn)證條件則 1010NsNUkVk 1053 4NsNIAI 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 3 3 312 425 817 es shKI iKA 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 22 3 2 21t 90 18 6 tNimaIIt 因此均滿足條件 5 3 4 高壓熔斷器的校驗(yàn) 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(jì)中 根據(jù) 5 2 節(jié)中電流互感器的驗(yàn)證條件10NUkV 53 4NIA 則 s NFEIAI 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(yùn)行維護(hù)便捷 安全性能高 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(jì)計(jì)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(hào) 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(kāi)關(guān) HD13 1500 3 低壓斷路器 DZ20 630 5 4 2 低壓設(shè)備的校驗(yàn) 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(kāi)斷電流 80kA 據(jù) 5 2 節(jié)中高壓斷路器的驗(yàn)證條件 知 380380NeNUV 2sIAI4 2k 因此符合條件 2 低壓斷路器 DW15 4000 查附表 5 可知額定電壓為 V 脫扣器額定380 電流 額定開(kāi)斷電流 80kA 此斷路器裝在各車(chē)間線端 各個(gè)車(chē)間的電流20A 都在 500A 以下 據(jù) 5 2 節(jié)中低壓斷路器的驗(yàn)證條件則 380380NeNUV 2IAI 4 2k 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06RT 380 額定開(kāi)斷電流 此熔斷器裝在總線端和車(chē)間總線端 可以起到短60A5KA 路保護(hù)能力 據(jù) 5 2 節(jié)中熔路器的驗(yàn)證條件則 380380NeNUV 6IAI 524 kK 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(duì)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(chǎng)銅價(jià)遠(yuǎn)高 于鋁價(jià)的情況下 一般均使用鋁導(dǎo)線代替銅導(dǎo)線 同時(shí) 導(dǎo)線個(gè)電纜的選擇要 滿足電能質(zhì)量的要求 做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(lèi)型和布置方式的選擇 導(dǎo) 體截面的選擇 熱穩(wěn)定 動(dòng)穩(wěn)定等項(xiàng)的校驗(yàn)等 對(duì)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(yàn)選擇該母線的熱穩(wěn)定40m 性 查附表得常溫時(shí) 矩形路母線的額定電流 長(zhǎng)時(shí)間發(fā)480NIA 熱的允許溫度是 校正系數(shù)為 7C 0 81K 根據(jù)校驗(yàn)條件 滿足要求 4395 alNI A 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(yùn)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 的矩形鋁母線 6m 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(dòng)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(jì)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2YJLV120LGJ 鋁絞線此兩種選擇熱 動(dòng)穩(wěn)定均符合設(shè)計(jì) 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(jì)即可 對(duì)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(guò) 程當(dāng)中 應(yīng)該做到盡量少?gòu)澢佋O(shè) 以減少電纜的彎曲扭傷 在電纜穿越建筑 物或者樓板時(shí) 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(gè) 工廠的鋪設(shè)方式來(lái)說(shuō) 本次設(shè)計(jì)選擇放射式的方式 因?yàn)?當(dāng)廠內(nèi)有其他設(shè)備 發(fā)生故障時(shí)不至于影響其他車(chē)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(lèi) 由保護(hù) 測(cè)量 控制等設(shè)備組成的監(jiān)視一次回路正常穩(wěn)定運(yùn)行的電路稱為 二次回路 在二次回路中運(yùn)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(yùn)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(jì)算用電量 還要配置無(wú)功電能表一個(gè) 2 如果高壓側(cè)沒(méi)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 在車(chē)間的配電線路中 還需要配置電流表 以方便查看各車(chē)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(cè)量三相 電流 并裝設(shè)一只無(wú)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(duì)一次系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn) 行起著極其重要的作用 因?yàn)樗梢詫?duì)測(cè)量一次電路的各種儀表單獨(dú)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(shí) 應(yīng)能使繼 電保護(hù)系統(tǒng)可靠的動(dòng)作 所以要求其充分可靠 容量足夠大并且具有獨(dú)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(dòng)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 也可以通過(guò)整流裝置換流方式提供直流電 但是對(duì)于 10kv 變配電所 容量相對(duì)較小 繼電保護(hù)不復(fù)雜 可以通過(guò)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(hào)回路 對(duì)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(jì)才用燈光監(jiān)視控制回路 采用手動(dòng)操作的斷路器控制和信號(hào)回路 圖 6 1 為手動(dòng)操作的斷路器控制和信 號(hào)回路圖 QFQF123456FUURGNDKMWC A WC N WS A 燈 光 音響 信 號(hào)Y 圖 7 1 斷路器控制與信號(hào)原理圖 需要斷路器合閘時(shí) 推上操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器合閘 輔助觸點(diǎn) 閉34QF 合 紅燈 變亮 指示斷路器 已經(jīng)合閘 紅燈 同時(shí)還起著監(jiān)視跳閘回RDFRD 路完好性的作用 分閘時(shí)時(shí) 扳下操作機(jī)構(gòu)使斷路器分閘 這時(shí)候 斷路器的 輔助觸點(diǎn) 斷開(kāi) 切斷跳閘回路 同時(shí)輔助觸點(diǎn) 閉合 綠燈34QF 12 亮 表明斷路器 已經(jīng)分閘 GN 6 4 變電所的測(cè)量和絕緣監(jiān)視回路 在電力系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量的主要目的是對(duì)電能的計(jì)量 比如功率的測(cè)量功率 等 也可以用測(cè)量的數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否是處在安全運(yùn)行中 三相電 壓是否平衡等 測(cè)量和監(jiān)視回路是二次系統(tǒng)的組成部分之一 對(duì)其各種儀表的 配置都要滿足電氣安全運(yùn)行的需要 16 6 4 1 變電所高壓側(cè)測(cè)量和絕緣監(jiān)察回路 為能正確的反映電氣裝置的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)和絕緣狀況 并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng) 的需要 供電部門(mén)或企業(yè)本身都會(huì)在變配電所配置電氣測(cè)量?jī)x表 一便于對(duì)系 統(tǒng)中電流 電壓 頻率等各項(xiàng)參數(shù)做到隨時(shí)監(jiān)測(cè) 圖 7 2 6 10kV 線路測(cè)量和計(jì)量?jī)x表的原理電路 6 4 2 變電所低壓側(cè)測(cè)量和絕緣監(jiān)察回路 圖 7 3 220 380V 線路測(cè)量和計(jì)量?jī)x表的原理電路 6 5 變配電所的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 變配電所及其周邊設(shè)備的安全運(yùn)行關(guān)系著全廠的持續(xù)安全生產(chǎn) 因此對(duì)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(jì) 對(duì)繼電保護(hù)的要求要做到速動(dòng)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(shí) 應(yīng)能有選擇性的啟動(dòng)應(yīng)該動(dòng)作的保護(hù) 并且要做 到可靠迅速 以減小短路故障帶來(lái)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(gè)變 電所中 變壓器的保護(hù)是最重要的 雖然它和發(fā)電機(jī)有區(qū)別 是一種靜止的電 氣設(shè)備 結(jié)構(gòu)相對(duì)可靠 發(fā)生故障的機(jī)會(huì)很少 但它一旦發(fā)生故障將會(huì)給供電 的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的后果 為了保證變壓器的安全穩(wěn)定的運(yùn) 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(shí) 在故障電流作用下 變壓內(nèi)的液體油會(huì)受熱分 解產(chǎn)生大量氣體 長(zhǎng)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(shí)現(xiàn)變壓器的保護(hù) 變壓器瓦斯保護(hù)原理圖見(jiàn)圖 7 4 2YT1YTKS2XBHLRKMG去 信 號(hào) 圖 7 4 變壓器氣體保護(hù)原理圖 6 5 2 變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù) 變壓器在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中 有可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷 長(zhǎng)期的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行會(huì)減 小變壓器的運(yùn)行壽命 破壞變壓器的絕緣保護(hù) 因此有必要設(shè)置過(guò)負(fù)荷保護(hù) 變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定原理同線路過(guò)負(fù)荷保護(hù)一樣 動(dòng)作電流整定依照一次 側(cè)額定電流整定 動(dòng)作時(shí)間一般為 105s 整定計(jì)算公式 6 1 2oprelNIKI 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(jì)算relK 的結(jié)果 1 2370 164 87opI A 由上過(guò)負(fù)荷電流整定為 1650A 6 5 2 變壓器過(guò)電流保護(hù) 變壓器內(nèi)外部故障或異常運(yùn)行都可能導(dǎo)致其過(guò)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(guò)電流繼電器 1 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定 6 2 1relWopKANiII 取 1 3relw052i re0 8K 因此 動(dòng)作電流 3 4 082opKAI A 故動(dòng)作電流整定為 5A 2 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(shí)間為 故根據(jù)時(shí)間1s 級(jí)保護(hù)配合原則整定時(shí)間為多一個(gè)時(shí)間級(jí)差為 1 5s 3 過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 用最小短路電流檢驗(yàn) 已知最小短路電流 k min 2 T13 280 1 4 15IKkVA 保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流 1 5 opKAiWI A 因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為 54 01 S 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(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)不能夠迅速隔離故障 故需要安裝瞬時(shí)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 3 max24 8kKIkA 1 3relK w1052iK 10 5T 因此速斷動(dòng)作電流為 2 max1 3248061 5325opKArelwKiTII A 選 電流繼電器 動(dòng)作電流整定為 1 50DL 保護(hù)一次側(cè)動(dòng)作電流為 1620opIA 2 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 已知 2 min1 8 2 5kkIk 因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為 50 0SKA 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629GB 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(jì) 7 1 變電所防雷 雷云形成時(shí) 會(huì)帶有很高的過(guò)電壓 當(dāng)雷云一旦與地面金屬導(dǎo)體有接觸時(shí) 會(huì)產(chǎn)生很大的雷電流 如果沒(méi)有做好很好的防雷保護(hù) 將會(huì)對(duì)電氣設(shè)備 甚至 對(duì)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(shí) 掌握雷電的 特點(diǎn)做到有針對(duì)性的預(yù)防和配置防雷設(shè)備 對(duì)當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)和氣象部門(mén)所統(tǒng)計(jì) 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(shí)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(jì) 本地區(qū)夏季多雨雷電頻發(fā) 且從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)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(jì)時(shí) 為節(jié)省投資成本 造成不必 要的浪費(fèi) 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(gè)被保護(hù)的設(shè)備和室外較高的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(guó)際上通常使用滾球法來(lái)確定保護(hù)的范圍 滾球法就是用一個(gè)半徑 的rh 球體 沿著需要保護(hù)的部位滾動(dòng) 當(dāng)球體只接觸到避雷針和地面時(shí) 球弧下部 位就是保護(hù)范圍 對(duì)于不同的建筑或設(shè)備 保護(hù)級(jí)別不一樣 防雷級(jí)別根據(jù)附 表 12 查得變電所屬于第一類(lèi)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 20 2 rDbh 為滾球半徑 避雷針高度 D 兩避雷針的距離 rh 當(dāng)兩避雷針的距離 時(shí) 按單個(gè)計(jì)算范圍 當(dāng) r 2 rDh 兩避雷針外側(cè)與單支避雷針外側(cè)計(jì)算相同 根據(jù) 8 1 公式帶入計(jì)算得 102 302 56 D 17 8bm 根據(jù)已知的資料變電所的施工長(zhǎng) 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(guò)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(shí)表現(xiàn)的電阻就是工頻接地電阻 而只有雷擊 接地裝置時(shí)才會(huì)有沖擊電阻 1 接地電阻的計(jì)算 按照電力部門(mén)的規(guī)定 保護(hù)接地電阻應(yīng)滿足 7 2 50ERI 理論計(jì)算公式為 7 3 4ln2Ed 但在工程設(shè)計(jì)中通常使用 7 4 ERl 為土壤的電阻率 未接地體長(zhǎng)度 為接地體直徑 ld 在本設(shè)計(jì)中 由初始資料并查附表 11 得土壤電阻率為 有電10m 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 4ER 7 6 35 0NohcabECUlI 為相同電壓下具有電氣關(guān)系的架空線的長(zhǎng)度 本設(shè)計(jì) 為電纜ohl 5ohlkm cabl 線的長(zhǎng)度 這里 帶入計(jì)算得0cabl15 63EIA 則 比較兩式接地電阻應(yīng)為5312 0 6ER 4ER 2 接地裝置的方案 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(zhǎng) 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(lái) 240m 單根鋼管的接地電阻由 7 4 知 1042 ERl 接地的鋼管數(shù)為 1150 64En 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E 此選擇 14 根直徑 50mm 長(zhǎng) 2 5m 鋼管做接地體 用 扁鋼連接 環(huán)形配240m 置 第八章 供電系統(tǒng)電氣圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 8 1 主供電設(shè)計(jì)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)備有限公司的生產(chǎn)用電 本次設(shè)計(jì)搜集了大量的資料 包括實(shí)際的