永濟(jì)機(jī)械廠10kv降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)方案

1 永濟(jì)機(jī)械廠 10壓變電所的電氣設(shè)計(jì)方案 第一章 電氣設(shè)計(jì) 的一般原則 電氣設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的一般原則 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、 10 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。 設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 全廠總降壓變電所及配電系統(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)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。 2 1、負(fù)荷計(jì)算 全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。 2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(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，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。 3、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計(jì)根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線方式。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、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計(jì)算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運(yùn)行費(fèi)用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù) 經(jīng)濟(jì)條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計(jì)。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細(xì)表以及工程預(yù)算書表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 5、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 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，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短 路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。 6、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊(cè)或廠品樣本選用所需 移相 電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動(dòng)機(jī)還可以采用控制電機(jī)勵(lì)磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。 3 7、變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 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，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(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)。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 8、繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計(jì) 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容 器、高壓電動(dòng)機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(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)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù)。 設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 35 9、變電所防雷裝置設(shè)計(jì) 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計(jì)算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計(jì)算，按避雷器的基本參數(shù) 選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號(hào)，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗(yàn)以及沖擊接地 電阻計(jì)算。 10軟母線制作安裝 1)、所用的導(dǎo)線及避雷線，其結(jié)構(gòu)及規(guī)格應(yīng)與工程設(shè)計(jì)相符，并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定。 2)、使用液壓設(shè)備前，要認(rèn)真檢查其完好程度，以保證正常操作。對(duì)耐張線夾應(yīng)使用精度為 3)、對(duì)使用的各種規(guī)格的耐張線夾，應(yīng)用汽油清洗管內(nèi)壁的油垢，并清除影響穿管的鋅疤及焊渣。 4)、對(duì)鋁絞線的外層鋁股用棉紗蘸少量汽油擦凈表面油垢；并涂電 力復(fù)合脂，將外層鋁股覆蓋住。然后進(jìn)行液壓壓接。 11硬母線安裝 4 1)、母線安裝前應(yīng)檢查支架安裝面水平偏差不大于 3一平面內(nèi)絕緣子頂面偏差戶內(nèi)不大于 2外不大于 3線段內(nèi)各絕緣子中心線偏差不大于 2柱瓷瓶無損傷掉瓷，母線表面應(yīng)光潔平整，不應(yīng)有裂紋、變形和扭曲現(xiàn)象。如需整校時(shí)，應(yīng)在直木板上進(jìn)行，嚴(yán)禁用鐵錘進(jìn)行打擊。 2)、母線需制作立彎、平彎時(shí)應(yīng)予先進(jìn)行放樣，彎曲立彎、平彎時(shí)應(yīng)使用專用彎曲機(jī)進(jìn)行。彎曲部分外觀無斷裂無明顯抓皺。 3)、各處接連接時(shí)所有接觸面應(yīng)用水磨砂紙打磨光潔，并涂抹適 量的電力復(fù)合脂。第二章 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 1 計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用 30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 2 尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù) 1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。 平均負(fù)荷為一段 時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。 電力負(fù)荷應(yīng)根據(jù)對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的損失及影響的程度分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)負(fù)荷。獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組，供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常的專用饋電線路，以及蓄電池和干電池可作為應(yīng)急電源。二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)，應(yīng)由兩線路供電。必要時(shí)采用不間斷電源 . 一級(jí)負(fù)荷 一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者 ；或?qū)⒃谡紊?，?jīng)濟(jì)上造成重大損失者；或中斷將影響有重大政治經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作者。 二級(jí)負(fù)荷 二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治上，經(jīng)濟(jì)上產(chǎn)生較大損失的負(fù)荷，如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢等；或中斷供電將影響重要的用電單位正常的工作負(fù)荷，如交通 5 樞紐、通信樞紐等；或中斷供電將造成秩序混亂的負(fù)荷等。 三級(jí)負(fù)荷 三級(jí)負(fù)荷為不屬于前兩級(jí)負(fù)荷者。對(duì)供電無特殊要求。 供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷外，不應(yīng)按一個(gè)電源系統(tǒng)檢修或者故障的同時(shí)另外一個(gè)電源又發(fā)生故障的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。需 要兩回電源線路的用電單位，應(yīng)采用同級(jí)電壓供電；但根據(jù)各級(jí)負(fù)荷的不同需要及地區(qū)供電的條件，也可以采用不同的電壓供電。供電系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級(jí)數(shù)不應(yīng)多于兩級(jí)。高壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用放射式。根據(jù)負(fù)荷的容量和分布，配變電所應(yīng)靠近負(fù)荷中心。 用電單位的供電電壓應(yīng)根據(jù)用電容量，用電設(shè)備的特性，供電距離，供電線路的回路數(shù)，當(dāng)?shù)毓搽娋W(wǎng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。 供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)正確選擇變壓器的變比及電壓分接頭，降低系統(tǒng)阻抗，并應(yīng)采取無功功率補(bǔ)償?shù)拇胧?還應(yīng)使三相負(fù)荷平衡，以減少電壓的偏差。 單相用電設(shè)備接入三相系統(tǒng)，使三相保持平衡。 220線路大于 30采用三相系統(tǒng)，并應(yīng)采用三相五線制。這樣，可以降低三相低壓配電系統(tǒng)的不對(duì)稱性和保證電氣安全。 當(dāng)單相用電設(shè)備接入電網(wǎng)時(shí)，求其計(jì)算負(fù)荷是以其三相中最大的一相負(fù)荷乘以三所得。那么我們?cè)谠O(shè)計(jì)中盡量或者注意使其三相平衡分布，這樣單相接入的負(fù)荷就可以以其全部負(fù)荷相加即為其計(jì)算負(fù)荷。后面的負(fù)荷列表中將引用這一用電思想。 供配電設(shè)計(jì)中正確選擇電動(dòng)機(jī)、變壓器的容量，降低線路的感抗。當(dāng)工藝 條件適當(dāng)時(shí)，應(yīng)采取同步電機(jī)或選用帶空載切除的間歇工作制設(shè)備等，提高用電單位自然功率因數(shù)措施后，仍達(dá)不到電網(wǎng)合理運(yùn)行要求時(shí)，還可以采用并聯(lián)電力電容器作為無功補(bǔ)償裝置；合理時(shí)，還可采用同步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)采用電力電容器作為無功補(bǔ)償 6 裝置時(shí)，應(yīng)就地平衡補(bǔ)償。低壓部分的無功功率應(yīng)由低壓電容器補(bǔ)償；高壓部分的無功功率應(yīng)由高壓電容器補(bǔ)償。容量較大，負(fù)荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備的無功功率應(yīng)就地補(bǔ)償、集中補(bǔ)償。在環(huán)境正常的車間內(nèi)，低壓電容器應(yīng)分散補(bǔ)償。 無功補(bǔ)償容量應(yīng)按照無功功率曲線或無功補(bǔ)償計(jì)算確定。當(dāng)補(bǔ)償?shù)蛪夯緹o功功率的電容 器組，常年穩(wěn)定的無功功率，經(jīng)常投入運(yùn)行的變壓器或配變電所內(nèi)投切次數(shù)較少的高壓電動(dòng)機(jī)及高壓電容器組時(shí)，應(yīng)采用手動(dòng)投切的無功補(bǔ)償裝置。當(dāng)為避免過補(bǔ)償時(shí)，裝設(shè)無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，在經(jīng)濟(jì)合理時(shí)只有裝設(shè)無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置才能滿足在各種運(yùn)行負(fù)荷的情況下的電壓偏差允許時(shí)，應(yīng)裝設(shè)無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。當(dāng)采用高低壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置效果相同時(shí)，應(yīng)采用低壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置。 為基本滿足上述要求，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)把無功補(bǔ)償裝置統(tǒng)一裝設(shè)在變壓器的低壓母線側(cè)。這樣的補(bǔ)償，可以選擇相對(duì)較小容量的變壓器，節(jié)約初期投資。對(duì)于容量較大，并且功率因數(shù)很低的用電負(fù)荷 采用單獨(dú)集中補(bǔ)償。 在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)，當(dāng)大部分用電設(shè)備為中小容量，并且無特殊要求的時(shí)候，應(yīng)采用樹干式配電。當(dāng)用電設(shè)備為大容量時(shí)，或負(fù)荷性質(zhì)重要，或在有特殊要求的建筑物內(nèi)，應(yīng)采用放射式配電。還有一種為混合式，它兼具前兩者的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛。 電所進(jìn)出線選擇和校驗(yàn) 1)發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜 (包通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 2)導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電 壓損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對(duì)于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。 3) 機(jī)械強(qiáng)度 導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對(duì)于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng) 滿足工作電壓的要求 7 第三章 負(fù)荷計(jì)算和無功功率計(jì)算及補(bǔ)償 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)采用需要系數(shù)法確定。 主要計(jì)算公式有： 1 有功功率： (1) 2無功功率 : (2) 3 視在功率 : （ 3） 4 計(jì)算電流 : (4) 使用以上公式計(jì)算出各個(gè)車間的用電負(fù)荷 機(jī)械廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料 廠房編號(hào) 廠房名稱 負(fù)荷 類別 負(fù)荷/需要系數(shù) 功率因數(shù) 30 (1 熱處理車間 動(dòng)力 94 明 5 鑄造車間 動(dòng)力 272 明 23 鍛壓車間 動(dòng)力 161 明 113 金工車間 動(dòng)力 317 明 工具車間 動(dòng)力 245 6 113 明 電鍍車 動(dòng)力 165 8 間 照明 機(jī)修車間 動(dòng)力 107 明 裝配車間 動(dòng)力 111 明 倉(cāng)庫 照明 4 0 實(shí)驗(yàn)室 照明 1 宿舍區(qū) 照明 290 負(fù)荷計(jì)算時(shí)，采用需要系數(shù)法對(duì)各個(gè)車間進(jìn)行計(jì)算，并將照明和動(dòng)力部分分開計(jì)算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計(jì)算。具體步驟如下。 1. 熱處理車間：動(dòng)力部分 4* 30= 80)=明部分 ， * 80) =2. 鑄造車間：動(dòng)力部分， 72* 30= 80)= 明部分， 3* 80)=. 鍛壓車間：動(dòng)力部分， 61* 30= 80)=明部分 ， 13* 80)=4. 金工車間 ： 動(dòng)力部分 ， 17* 30= 80)=明部分 ， 9 80)= 動(dòng)力部分 ， 45* 6 13 13/(80)=明部分 ， 80)=. 電鍍車間：動(dòng)力部分， 65* 30= 80)=明部分， 80)=7. 機(jī)修車間 ：動(dòng)力部 分， 07* 30= 80)=明部分 ， 80)=. 裝配車間：動(dòng)力部分， 11* 30= 80)=照明部分， 80)=9. 倉(cāng)庫： 照明部分， * 80)=10. 實(shí)驗(yàn)室：照明部分， 80)=明部分 90*03 03/(80)=10 取全廠的同時(shí)系數(shù)為： K =全廠的計(jì)算負(fù)荷為： K * K * 0+ 22 3030 = 3 A) 由以上計(jì)算可得變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷 為： 這時(shí)低壓側(cè)的功率因數(shù)為： 使高壓側(cè)的功率因數(shù) 低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于 取：。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由 低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為： 取 :53 計(jì)算電流 變壓器 的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： ； 補(bǔ)償后的功率因數(shù)為： 滿足（大于 要求。 年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計(jì)算得到： 453 95 . 0 0 821.k k A 6 . 456 ) 453 . 453 2 2 ) 2 ( 30 A I . 8 . 0 732 . 1 . 2 ( 30 P r . . 0 015 . 0 ) 2 ( 30 W S Q r 4 . 27 6 . 456 06 . 0 06 . 0 ) 2 ( 30 W . . . ) 1 ( 30 85 27 453 ) 1 ( 30 k k k Q A 7 . 85 . 2 ) 1 ( 30 A I 1 . 48 10 732 . 1 7 ) 1 ( 30 99 . 0 7 . C Q 11 年有功電能消耗量： 0年無功電能耗電量： 0結(jié)合本廠的情況，年負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)800h， 。由此可得本廠： 年有功耗電量： ； 年無功耗電量： 由于本廠有二級(jí)重要負(fù)荷，考慮到對(duì)供電可靠性的要 求，采用兩路進(jìn)線 . 變電所的形式由用電負(fù)荷的狀況和周圍環(huán)境情況確定，根據(jù)變電所位置和形式的選擇規(guī)定及 1994的規(guī)定，結(jié)合本廠的實(shí)際情況，這里變電所采用單獨(dú)設(shè)立方式。其設(shè)立位置參見附圖一永濟(jì)機(jī)械廠廠區(qū)平面圖。內(nèi)部布置形式參見附圖二永濟(jì)機(jī)械廠平面布線圖，附圖三永濟(jì)機(jī)械廠供電系統(tǒng)圖。 h kh kW a p 6 10 9 . 2 4800 2 2 . 0 h kh k W q 6 10 9 . 1 4800 8 . 0 12 第四章 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量及主接線方案的選擇 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。 每臺(tái)變壓器的容量同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： 1） 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)， 2） 宜滿足： 30)N 3） 任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)， 4） 應(yīng)滿足： )111(30 5） 即滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需求。 代入數(shù)據(jù)可得：N )考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為C20），所選變壓器的實(shí)際容量： （實(shí)也滿足使用要求，同時(shí)又考慮到未來 510年的負(fù)荷發(fā)展，初步取1000。考慮到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為 號(hào)： 0 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示： 0 k 額定電壓 /耗 /0 壓 低壓 空載 負(fù)載 1000 （附：參考尺寸（ 長(zhǎng)： 1760寬： 1025高： 1655 重量（ 3410） 13 方案： 雙母線接線：雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通 過一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組（一次 /二次）母線上，且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并列運(yùn)行。與單母線相比，它的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性大，可以輪流檢修母線而不使供電中斷，當(dāng)一組母線故障時(shí)，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復(fù)供電，另外還具有調(diào)度、擴(kuò)建、檢修方便的優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是每一回路都增加了一組隔離開關(guān)，使配電裝置的構(gòu)架及占地面積、投資費(fèi)用都相應(yīng)增加；同時(shí)由于配電裝置的復(fù)雜，在改變運(yùn)行方式倒閘操作時(shí)容易發(fā)生誤操作，且不宜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 方案：?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：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。 14 第 五 章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 根據(jù)機(jī)械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用天津市長(zhǎng)城電器有限公司生產(chǎn)的Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。此高壓開關(guān)柜的型號(hào)：明： 4：一次方案號(hào)； Z：真空斷路器； T：彈簧操動(dòng)； 干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取 ： 高壓斷路器： 250/20 高壓熔斷器： 50 電流互感器： 電壓互感器： 接地開關(guān)：5 母線型號(hào)： 50 4） ； 80 10） +1（ 60 6） 絕緣子型號(hào)： 內(nèi)支柱絕緣子） 從高壓配電柜引出的 10號(hào)： 0，無鋼鎧護(hù)套，纜芯最高工作溫度90C。 根據(jù)高壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件，在據(jù)電壓、電流、斷流能力選擇設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)所選的高壓側(cè)設(shè)備進(jìn)行必需的動(dòng)穩(wěn)定校 驗(yàn)和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。 設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 1) 高壓電器動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： ( 3 ) ( 3 )m a x m a x;s h s hi i I I由以上短路電流計(jì)算得(3)3)2. 14查找所選設(shè)備 的數(shù)據(jù)資料比較得： 高壓斷路器 250/20 0足條件； 電流互感器 9足條件； 15 5接地開關(guān) 3 足條件。 2) 絕緣子動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： (3)al 線采用平放在絕緣子上的方式，則：( 3 ) ( 3 ) ( 3 ) 2 7 23 1 0 /c s h i N （其中a=200mm；l=900 所以：(3)2 7 20 . 93 ( 6 . 6 6 6 ) 1 0 / 3 4 . 6 30 . 2 N A 足要求。 3) 母線的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： al c140 10)3) (3) 7 20 . 93 ( 6 . 6 6 6 ) 1 0 / 3 4 . 6 30 . 2 N A 母線的彎曲力矩： ( 3 ) 3 4 . 6 3 0 . 9 3 . 1 21 0 1 0F l N mM m 母線的截面系數(shù)： 22 63( 0 . 0 5 ) . 0 0 4 1 . 6 7 1 066b h m 母線在三相短路時(shí)的計(jì)算應(yīng)力： 633 . 1 2 1 . 8 71 . 6 7 1 0c M N m M P aW m 可得，140c=足動(dòng)穩(wěn)定性要求。 1) 高壓電器熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： 2 ( 3 ) 2t t I t查閱產(chǎn)品資料：高壓斷路器：t=4s； 電流互感器：t=1s；接地開關(guān)：5kA,t=4s。取0 . 7 0 . 1 0 . 8i m a o p o ct t t s ，(3)I=數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)計(jì)算以上電器均滿足熱穩(wěn)定性要求。 2) 高壓母線熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： A3) 銅母線的 C=1712 母線的截面： A=5042002允許的最小截面： 2m i 7 52 . 6 1 4 1 3 . 2 4171sA k A m 從而，該母線滿足熱穩(wěn)定性要求 。 3) 高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 16 校驗(yàn)條件： A3) 允許的最小截面： 2m i 7 52 . 6 1 4 1 3 . 2 4171sA k A m 所選電纜 0的截面 A=502該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求 。 低壓側(cè)采用的也是天津長(zhǎng)城電器有限公司生產(chǎn)的 分初選設(shè)備： 低壓斷路器： 智能萬能斷路器、 低壓熔斷器： 電壓互感器： 電流互感器： 列 母線型號(hào)： 80 10） +1（ 60 6） 絕緣子型號(hào)： 內(nèi)支柱絕緣子） 另外，無功補(bǔ)償柜選用 2個(gè) 用自動(dòng)補(bǔ)償，滿足補(bǔ)償要求。 由于根據(jù)低壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件進(jìn)行的低壓一次側(cè)設(shè)備選擇，不需再對(duì)熔斷器、刀開關(guān)、斷路器進(jìn)行校驗(yàn)。關(guān)于低壓電流互感器、電壓互感器、電容器及母線、電纜、絕緣子等校驗(yàn)項(xiàng)目與高壓側(cè)相應(yīng)電器相同，這里僅列出低壓母線的校驗(yàn)： 380校驗(yàn)條件： al c140 380)3) ( 3 ) 2 7 20 . 93 ( 5 1 . 9 1 2 ) 1 0 / 2 1 0 0 . 3 70 . 2 mF k A N A 母線的彎曲力矩： ( 3 ) 2 1 0 0 . 3 7 0 . 9 1 8 9 . 0 3 31 0 1 0F l N m 母線的截面系數(shù)： 22 53( 0 . 0 8 ) 0 . 0 1 1 . 0 7 1 066b h m 17 母線在三相短路時(shí)的計(jì)算 應(yīng)力： 531 8 9 . 0 3 3 1 7 . 6 71 . 0 7 1 0c M N m M P aW m 可得，140c=足動(dòng)穩(wěn)定性要求。 380驗(yàn)條件： A3) 查產(chǎn)品資料，得銅母線的 C=1712 母線的截面： A=80102002允許的最小截面： 2m i 7 52 8 . 2 1 3 1 4 2 . 8 8171sA k A m 從而，滿足熱穩(wěn)定性要求 。 18 第六章 變電所高、低壓線路的選擇 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 10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。 架空進(jìn)線后接了一段交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜 0做引入線（直埋），高壓主接線如附圖三所示。 高壓側(cè)計(jì)算電流0 所選電纜的允許載流量：30 滿足發(fā)熱條件。 由于沒有設(shè)單獨(dú)的車間變電所，進(jìn)入各個(gè)車間的導(dǎo)線接線采用 變電所到各個(gè)車間及宿 舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用 據(jù)不同的車間負(fù)荷采用不同的截面。其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件： 1) 相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即， 2) 30 3) 中性線（ 面選擇， 4) 這里采用的為一般三相四線， 5) ； 6) 保護(hù)線（ 截面選擇 1、 235A 時(shí)， 2、 ； 3、 216時(shí)， 4、 19 5、 221 6 3 5m m A m m時(shí)， 6、 216) 保護(hù)中性線（ 選擇， 8) 取（ （ 最大截面。 結(jié)合計(jì)算負(fù)荷，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： 185+1 95 兩根并聯(lián) ; 鑄造車間： 185+1 95 兩根并聯(lián) ; 實(shí)驗(yàn)室： 150+1 6 45 A 鍛壓車間： 185+1 95； 金工車間： 70+1 50 兩根并聯(lián) ; 工具車間： 50+1 35 熱處理車間： 185+1 95 裝配車間： 50+1 35 機(jī)修車間： 50+1 35 倉(cāng)庫： 25+1 16 宿舍區(qū)： 185+1 6 55A 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 A I . 11528 2 264 A I a . 249 528 2 264 A A I a 240 264 A A I a . 203 304 2 152 A A I a . 195 203 A A I a . 103 264 A A I a . 125 129 A A I a . 69 129 A A I a . 5 87 20 第 七 章 變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定 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。 3) 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置 這里根據(jù) a) 10能計(jì)量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷電流， b) 裝設(shè)電流表一只。 c) 變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表 測(cè)量電壓并裝設(shè)絕緣檢測(cè)裝置。 d) 電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。 e) 380裝一只電流表。 f) 低壓動(dòng)力線路：裝設(shè)電流表一只。 4) 電測(cè)量?jī)x表與絕緣監(jiān)視裝置 在二次回路中安裝自動(dòng)重合閘裝置（ 機(jī)械一次重合式）、備用電源自動(dòng)投入裝置（ 繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動(dòng)性，可靠性及靈敏性。 21 由于本廠的高壓線路不很長(zhǎng)，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡(jiǎn)單。對(duì)線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過電流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作 的電流速斷保護(hù)；對(duì)線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動(dòng)作于信號(hào)。 繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的 “ 去分流跳閘 ” 操作方式（接線簡(jiǎn)單，靈敏可靠）；帶時(shí)限過電流保護(hù)采用反時(shí)限過電流保護(hù)裝置。型號(hào)都采用 0 。其優(yōu)點(diǎn)是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運(yùn)行簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。 此次設(shè)計(jì)對(duì)變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、速斷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實(shí)現(xiàn)三段保護(hù)。 1)變壓器繼電保護(hù) 變 電所內(nèi)裝有兩臺(tái) 10/的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為( 3 ) 2 8 3kI 高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為 200/5A，繼電器采用0型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動(dòng)作電流，動(dòng)作時(shí)限和速斷電流倍數(shù)。 a)過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定： 1 . 3 , 0 . 8 ,r e l r 1，2 0 0 / 5 4 0a x 12 2 4 1 0 0 0 / ( 3 1 0 ) 2 3 0 . 9 5L N k V A k V A 故其動(dòng)作電流：1 . 3 1 2 3 0 . 9 5 9 . 3 80 . 8 4 0 A 動(dòng)作電流整定為 9A。 b)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限的整定 由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護(hù)的 c)電流速斷保護(hù)速斷電流倍數(shù)整定 取1.5,m a x 2 8 . 2 1 3 0 . 4 0 / 1 0 1 1 2 8 . 5kI k A K V k V A ，故其速斷電流為： 1 . 5 1 1 1 2 8 . 5 4 2 . 3 240 A 因此速斷電流倍數(shù)整定為： 4 2 . 3 2 4 . 79 2） 10在此選用 0型繼電器。由以上條件得計(jì)算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護(hù)的 10倍動(dòng)作時(shí)限整定為 電流保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線路 22 首端的三相短路電流為 比為 200/5A。下面對(duì)高壓母線處的過電流保護(hù)裝置1高壓母線處繼電保護(hù)用電流互感器變比為 200/5A） 整定1取m a x 3 0 ( 1 )2 . 5 2 . 5 6 7 . 5 0 1 6 8 . 7 5 A A ，1 . 3 , 0 . 8 ,r e l r 1，2 0 0 / 5 4 0，故 ( 1 ) m a 3 1 1 6 8 . 7 5 6 . 90 . 8 4 0r e l wo p Lr e A ， 根據(jù) 0型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電 流整定為 7A 。 整定1 母線三相短路電流 2 ) ( 2 )( 2 )1 2 . 6 1 4 6 5 . 3 540 k A (2)： ( 2 )2( 2 )6 5 . 3 5 7 . 39 由反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限的整定曲線確定2t= 1的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：12 0 . 7 0 . 6 0 . 7 1 . 3t t s s s s 母線三相短路電流 1 ) ( 1 )( 1 )1 2 . 6 1 4 6 5 . 3 540 k A (1)： ( 1 )1( 1 )6 5 . 3 5 9 . 37 所以由 10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限曲線查得1 3） 整定項(xiàng)目： (a)瞬時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流整定： 滿足( 0 )op I萬能斷路器取 塑殼斷路器取 2 (b)短延時(shí)過流 脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定： 滿足 : ()op s I 另外還應(yīng)滿足前后保護(hù)裝置的選擇性要求，前一級(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間比后一級(jí)至少長(zhǎng)一個(gè)時(shí)間級(jí)差 (c)長(zhǎng)延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間整定： 滿足：( ) 3 0op l I (d)過流脫扣器與被保護(hù)線路配合要求： 23 滿足：()op l ol I緣導(dǎo)線和電纜允許短時(shí)過負(fù)荷倍數(shù) (對(duì)瞬時(shí)和短延時(shí)過流脫扣器，一般取 長(zhǎng)延時(shí)過流脫扣器，取 (e)熱脫扣器動(dòng)作電流整定： 滿足：30R I般應(yīng)通過實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行檢驗(yàn)。 第八章 防雷保護(hù)與接地裝置設(shè)計(jì) 1） 裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(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)。高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護(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。 2)避雷針與避雷線 防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（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)。 3) 避雷器 避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過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)備絕緣的雷電過電壓時(shí)，避雷器的火花間隙就被擊穿， 1）確定接地電阻 計(jì)算單根鋼管接地電阻確定接地鋼管 數(shù)和最后的接地方案考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選 160 404形布置 接地裝置安裝 施工前檢查鋼材表面鍍鋅狀況應(yīng)良好，挖溝深度符合設(shè)計(jì)。接地極敷設(shè)時(shí)，應(yīng)平直、牢固，跨越建筑物變形縫時(shí)有補(bǔ)償裝置。焊接連接的焊縫應(yīng)平整、飽滿、