某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计(超详细)

某标准件厂冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计110kv变电所设计任务书及分析工程设计任务书内容包括：工程设计目的，建设规模和系统供电的连接，用电单位负荷容量，工程建设期限等，工程设计人员接到任务书后，应对设计任务书作初步分析，并收集有关设计资料.1.110kv变电所设计任务书1.1.1变电所位置本变电所设在冷镦车间东北角。车间内最热月平均气温为30℃；地中最热月平均气温为25℃；土壤冻结深度为1.10m；车间属正常干燥环境；车间原址为耕地，地势平坦。地层以砂粘土为主，地下水位2.81.1.2变电所基本设计资料1.变电所电压等级：10/0.4kv2.本变电所10kv经0.2km电缆线路与本厂总降压变电所相连。3.工厂总降压变电所10kv母线上的短路容量按300Mkv计。工厂降压变电所10kv配电出现定时限过电流保护整定时间top=1.5s。4.要求车间变电所最大负荷时功率因数不低于0.9，车间变电所10kv侧进行电能计量。5.本变电所除给冷镦车间供电外，还需给工具、机修车间供电。6.负荷情况：(1）工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。(2)机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。工具，机修车间负荷计算表如表1-1所示。表1-1工具、机修车间的负荷统计表序号车间名称供电回路代号设备容量kW计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1工具车间No.1供电回路4714.116.521.732.9No.2供电回路5616.819.725.939.4No.3供电回路4212.614.719.429.5No.4供电回路3510.512.316.224.62机修车间No.5供电回路15037.543.957.787.7（4）车间负荷性质：车间为三班工作制，年最大有功负荷利用小时数为4500h，属于三级负荷。（5）冷镦车间生产任务急产品规格：本车间主要承担我国机械和电器制造工业的标准螺钉配件生产。标准螺钉元件规格范围为M3-M18，车间明细表1-2如图所示表1-2冷镦车间设备明细表设备代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw设备代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw1冷镦机Z47-12163149626铣口机（自制）1772冷镦机GB-31555527铣口机（自制）15.55.53冷镦机A1641282828车床C3361334冷镦机A1241282829车床1336M14.54.55冷镦机A1232204030台钻70.64.26冷镦机A1631202031清洗机（自制）410407冷镦机A1691101032包装机（自制）34.513.58冷镦机Z47-671510533涂油槽1--9冷镦机82BA1111134车床C620-117710冷镦机A12124.79.435车床C620-1M17711冷镦机A12023636车床C62017712切边机A2332204037车床C618K17713切边机A2321141438铣床X62W17.57.514压力机60t1101039平面磨床M723017.627.6215压力机40t17740牛头刨床13316切边机A231472841立钻11.51.517切边机A23014.54.542砂轮机60.63.618切边机（自制）13343钳工台4--19搓丝机GWB162102044划线台1--20搓丝机1141447电葫芦1.5t12.82.821搓丝机A25317748电葫芦1.5t11.11.122搓丝机A253472849叉车0.5t2--23双搓机1111150叉车0.5t1--24搓丝机GWB6525.511合计25搓丝机Z25-41331.1.3主要设计任务（1）负荷计算和无功功率补偿（2）变电所位置和形式的选择（3）变电所主变压器的台数与容量，类型的选择（4）工厂配电系统的确定（5）变电所主接线确定并保证为最佳。（6）变电所主要接线方案的设计（7）短路电流的计算（8）变电所一次设备的选择与校验（9）变电所进出线的选择与校验（10）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定（10）防雷保护和接地装置的设计1.1.4设计结果1.设计说明书一份。2.电气主接线图一份。3.电气主接线详图一份。4.变电所平面图一张.1.2任务书分析1.2.1分析一：由于任务书中对功率因数有要求，要求不低于0.9，粗略功率因数约0.5，需进行无功补偿。1.2.2待建变电所可以采用单回路进线.1.2.3分析三：车间变电所主要有以下两种类型：（1）车间附设变电所:内附式变电所要占用一定的车间面积，但是在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所高一些；（2）车间内变电所：变电所有屋内式和屋外式两大类型。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂变配电型时，应该根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先用屋内式。根据任务书要求，本设计采用屋内式更合适。.1.2.4分析四：车间变电所10kv侧需进行电能计量，所以需要设计电能计量原理电路。2.负荷计算和无功补偿计算2.1车间的负荷计算2.1.1冷镦车间设备组负荷计算例取冷镦机Z47-12机组的负荷如下：由于该组设备为连续工作制，其设备功率为：（需台数16，单台容量31kw）有Ps==1631=496kw查表有Kd=0.17~0.2，取Kd=0.2，=0.5=1.73有P30=KdPs=0.2496=99.2kwQ30=P30=99.21.73=171kvar=本次设计的其他机组和设备组的负荷计算都如上例，将冷镦车间分为五个设备组，各个设备组的计算负荷如下表所示。表2-1冷镦车间设备组=1\*ROMANI计算负荷表设备组代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw需要系数Kd计算负荷/kw/kvar/KVA/A=1\*ROMANI冷镦机Z47-68312480.20.51.7344.677.299151表2-2冷镦车间设备组=2\*ROMANII计算负荷表设备组代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw需要系数Kd计算负荷/kw/kvar/KVA/A=1\*ROMANI=1\*ROMANI冷镦机Z47-68312480.20.51.7344.677.299151表2-3冷镦车间设备组=3\*ROMANIII计算负荷表设备组代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw需要系数Kd计算负荷/kw/kvar/KVA/A=3\*ROMANIII冷镦机GB-3155550.20.51.7311192233冷镦机A164128280.20.51.735.69.711.217冷镦机A124128280.20.51.735.69.711.217冷镦机A123220400.20.51.73813.81624.3冷镦机A163120200.20.51.7346.9812.2冷镦机A169110100.20.51.7323.4546.1冷镦机82BA111110.20.51.732.23.84.46.7冷镦机A12124.79.40.20.51.731.843.183.685.6冷镦机A1202360.20.51.731.22.12.43.7总计247.441.571.882.9125.6表2-4冷镦车间设备组=4\*ROMANIV计算负荷表设备组代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw需要系数Kd计算负荷/kw/kvar/KVA/A=4\*ROMANIV切边机A233220400.20.51.73813.81624.3切边机A232114140.20.51.732.84.85.68.5压力机60t110100.20.51.7323.4546.1压力机40t1770.20.51.731.42.42.84.3切边机A23147280.20.51.735.69.711.217切边机A23014.54.50.20.51.730.91.561.82.75切边机（自制）1330.20.51.730.61.031.21.8搓丝机GWB16210200.20.51.7346.9812.2搓丝机114140.20.51.732.84.855.68.56搓丝机A2531770.20.51.731.42.42.84.3搓丝机A25347280.20.51.735.69.711.217双搓机111110.20.51.732.23.84.46.7搓丝机GWB6525.5110.20.51.732.23.84.46.7搓丝机Z25-41330.20.51.730.61.031.21.8铣口机（自制）1770.20.51.731.42.42.84.3铣口机（自制）15.55.50.20.51.731.11.92.23.3车床C3361330.20.51.730.61.031.21.8车床1336M14.54.50.20.51.730.91.561.82.75台钻70.64.20.20.51.730.841.451.682.57清洗机（自制）410400.20.51.73813.81624.3包装机（自制）34.513.50.20.51.732.74.675.48.25涂油槽1-----总计256.733.8658.677.9118.5表2-5冷镦车间设备组=5\*ROMANV计算负荷表设备组代号设备名称型号台数单台容量kw总容量kw需要系数Kd计算负荷/kw/kvar/KVA/A=5\*ROMANV冷镦机Z47-67151050.20.51.732136.34263.8清洗机（自制）410400.20.51.73813.81624.3车床C620-11770.20.51.731.42.42.84.3车床C620-1M1770.20.51.731.42.42.84.3车床C6201770.20.51.731.42.42.84.3车床C618K1770.20.51.731.42.42.84.3铣床X62W17.57.50.20.51.731.52.634.6平面磨床M723017.627.620.20.51.731.62.73.24.8牛头刨床1330.20.51.730.61.031.21.8立钻11.51.50.20.51.730.30.560.60.9砂轮机60.63.60.20.51.730.721.251.442.2钳工台4----划线台1----电葫芦1.5t12.82.80.20.51.730.560.971.121.7电葫芦1.5t11.11.10.20.51.730.220.380.440.67叉车0.5t2----叉车0.5t1----总计265.441.463.8658.677.92.1.2工具、机修车间的负荷统计算见表2-6表2-6工具、机修车间的负荷统计表序号车间名称供电回路代号设备容量kW计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1工具车间No.1供电回路4714.116.521.732.9No.2供电回路5616.819.725.939.4No.3供电回路4212.614.719.429.5No.4供电回路3510.512.316.224.6小计1805463.283.2126.42机修车间No.5供电回路15037.543.957.787.72.1.3车间设备总负荷计算：在配电干线上火车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设别组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应在计入一个同时系数。由前面统计的结果，可知各设备组的有功和无功如下设备组1：=44.6kw，=77.2kvar设备组2：=44.6kw，=77.2kvar设备组3：=41.5kw，=71.8kvar设备组4：=33.86kw，=58.6kvar设备组5：=41.4kw，=63.86kvar工具车间：=54kw,=63.2kvar机修车间：=37.5kw,=43.9kvar取=0.9，=0.95可得总的计算负荷：==0.9(44.6+44.6+41.5+33.86+41.4+54+37.5)=329.976330.0kw==0.95(77.2+77.2+71.8+58.6+63.86+63.2+43.9)=554.04554.0kvar===644.8A=979.7A2.1.4车间设备总负荷统计见表2-7：表2-7车间设备总负荷统计表用电单位名称设备容量需要系数计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)设备组Ⅰ2480.20.51.7344.677.299151设备组=2\*ROMANII2480.20.51.7344.677.299151设备组=3\*ROMANIII247.40.20.51.7341.571.882.9125.6设备组=4\*ROMANIV256.70.20.51.7333.8.658.677.9118.5设备组=5\*ROMANV265.40.15`0.20.51.7341.463.8658.6117.8工具车间1805463.283.2126.4机修车间15037.543.957.787.7总计1717.5366.64583.23558.7929.48取=0.90,=0.95330554644.8979.72.2无功功率补偿1）补偿前的变压器低压侧的视在计算负荷为：因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了1000kV·A。这时变电所低压侧的功率因数为：=330644.8=0.512）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，一般=(4~5)，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取=0.92。要使低压侧功率因数由=0.51提高到=0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为：取查表可选用BCMJO.4-30-3型电容器，BCMJO.4-30-3型电容型补偿器技术参数如下表：BCMJ额定电压(kv)额定容量(kvar)总电容量(uf)额定电流(A)0.4-30.-30.43059743.3其个数为，选12个。3）补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：变压器的功率损耗为：变电所高压侧的计算负荷为补偿后工厂的功率因数为满足要求。4）车间变电所负荷计算见表2-8：表2-8车间变电所负荷计算表序号车间名称需要系数设备容量kW计算负荷(kW)(kvar)(kVA)(A)1设备组=1\*ROMANI0.224844.677.2991512设备组=2\*ROMANII0.224844.677.2991513设备组=3\*ROMANIII0.2247.441.571.882.89125.64设备组=4\*ROMANIV0.2256.733.8658.677.9118.65设备组=5\*ROMANV0.15`0.2265.441.463.8658.6117.86工具车间1805463.283.13126.47机修车间15037.543.957.7387.7总计1717.5330554644.8979.7380V侧补偿前负荷330554644.8979.7380V侧无功补偿容量417380V侧补偿后负荷330137357543变压器功率损耗5.421.410kV侧负荷总计335.4158.437121.43变电所位置和形式的选择3.1变电所的位置选择原则：=1\*GB2⑴应尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。=2\*GB2⑵考虑电源的进线方向，偏向电源侧。=3\*GB2⑶进出线方便。=4\*GB2⑷不应妨碍企业的发展，要考虑扩建的可能行。=5\*GB2⑸设备运输方便。=6\*GB2⑹尽量避开有腐蚀性气体和污秽的地段，如无法避免，则应位于污源的上风侧。=7\*GB2⑺变电所屋外配电装置与其他建筑物、构筑物之间的防火间距符合规定。变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离负荷规定。=8\*GB2⑻不应设在地势低洼和可能积水的场所。=9\*GB2⑼高压配电所应尽量与临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。变电所的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。根据接近负荷中心，偏向电源侧的选择方法。本车间变电所已给出，位于车间的东北角。3.2车间变电所主要有以下两种类型的变电所=1\*GB2⑴车间附设变电所内附式变电所要占用一定的车间面积，但其在车间内部，故对车间外观没有影响。外附式变电所在车间的外部，不占用车间面积，便于车间设备的布置，而且安全性也比内附式变电所要高一些。=2\*GB2⑵车间内变电所变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变配电型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优选用屋内式。=3\*GB2⑶由于屋内式优点众多，本设计采用屋内式。4.变电所主变压器类型、容量与台数的选择4.1车间变电所主变压器型号的确定在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10或S11系列。高损耗变压器已被淘汰，不再采用。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、S10-M、S11等）；对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SG3、SG10等）；对电网电压波动较大的，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7、SFSZ、SGZ3等）。根据设计要求，可选用S9或S11系列，通过资料可知S11系列变压器的空载损耗要比同容量S9系列平均降低30%，空载电流比S9系列下降70%~85%，并且S11系列变压器油箱采用全密封结构，变压器不与空气接车，隐私延长了使用寿命，运行可靠性比S9高，而且两者价格相差不大，所以本设计选择是S11系列三相油浸式自冷电力变压器。4.2主变压器容量确定在选择变压器容量时，可满足变压器在计算负荷通过时不致过热损坏，当只装一台主变压器时，变压器的容量Sn应满足全厂（或车间）用电社别总计算负荷Sjs的需要，即SnSjs.当装两台及以上变压器时，当断开任一台变压器时，其余变压器的容量能保证用户的工作和级负荷运行，但此时应计入变压器的过负荷能力。变压器容量选择630kVA。4.3主变压器台数的选择车间变电所变压器台数确定主要根据负荷大小，供电可靠性和电能质量要求来选择，并且兼顾节约电能，降低成本，运行方便等原则。对于带有三级负荷的车间变电所的选择原则是：负荷较小时采用一台变压器；负荷较大时，一台变压器不能满足要求时，采用两台或以上变压器。对于带有一二级负荷的车间变电所，选择的原则是：1.一、二级负荷较多时，应选用两台或两天以上变压器；2.只有少量一、二级负荷且能从邻近车间变电所获得低压备用电源时，可选用一台变压器。根据设计要求，可选两种方案。方案1：选一台S11-630/10三相油浸式电力变压器。方案2：选两台S11-315/10三相油浸式电力变压器S11-630/10电力变压器参数见表4-1表4-1S11-630/10电力变压器参数额定容量630kvA空载电流0.9%额定电压（电压等级）一次侧10KV短路阻抗4.5%二次侧0.4KV连接组别Y，yn0价格4.6万/每台损耗空载0.81kw生产商平顶山恒瑞电气制造公司负载6.21kwS11-315/10电力变压器参数见表4-2表4-2S11-315/10电力变压器参数额定容量315KvA空载电流1.0%额定电压（电压等级）一次侧10KV短路阻抗4.0%二次侧0.4KV连接组别Y，yn0价格2.9万/每台损耗空载0.48kw生产商平顶山恒瑞电气制造公司负载3.65kw两种主变选择方案比较见表4-3：表4-3两种主变选择方案比较比较项目装设一台主变压器的方案装设两台主变压器的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查表得S11——630/10单价为4.6万元，查表得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2*4.6=9.2万元查表得S11——315/10单价为2.9万元，因此两台综合投资为4*2.9=11.6万元，比一台主变方案多投资2.4万高压开关柜的综合比较查表得GG——1A（F）防误型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为万元=21万元本方案采用6台GG——1A（F）柜，其综合投资约为6×1.5×3.5=31.5万元，比一台主变的方案多投资10.5万元。电力变压器和高压开关柜的年运行费查表计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.89万元主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比1台主变压器的方案多耗2.177万元交给供电部门的一次性供电贴费按800元/kVA计，贴费为万元=50.4万元贴费为2×315×0.08万元=50.4万元，和一台主变压器相同从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。5．10kv变电所主接线设计变电所主接线设计应根据变电所在供电系统中的地位，进出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并满足安全可靠、简单灵活、操作方便和经济等要求。在满足上述要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器少的或不用断路器的接线，如线路--变压器组单元接线或桥形接线，除了这两种主接线外，常用的主接线还有单母线接线、单母线分段接线，双母线接线、双母线分段接线。5.1一次主接线：由于本设计中车间变电所主变压器只选择了一台，所以一次侧采用线路-变压器组单元接线。5.2二次侧主接线：由于一次侧采用线路-变压器组单元接线，属于单电源供电，所以二次侧主接线采用单母线不分段接线。并且单母线不分段接线具有接线简单清晰，使用设备少，经济向比较好等特点，它适用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，本设计车间属于三级负荷，满足要求。主接线概略图如图所示：6短路电流的计算——6.1短路计算(1)确定基准值采用标幺制法进行三相短路计算，基准值取:S=100MV·A,U=10.5kV,U=0.4kV⑵计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值①电力系统的电抗标幺值由已知条件得,因此==0.33②电缆线路的电抗标幺值由已知条件得,因此③电力变压器的电抗标幺值查表得,因此X===7.94绘制短路等效电路图如图6-1所示,图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点图6-1短路等效图6.2点三相短路时的短路电流和容量的计算⑴计算短路回路总阻抗标幺值⑵计算点所在电压级的基准电流⑶计算点处短路电流各值冲击电流冲击电流有效值短路容量6.3计算点三相短路时的短路电流①计算短路回路总阻抗标幺值②=2\*GB3计算点所在电压级的基准电流③计算点短路电流各值冲击电流冲击电流有效值短路容量计算结果列表6-1：表6-1短路计算结果短路计算点短路计算点三相短路电流（kA）电压（kV）三相短路容量(MV·A)15.9540.6724.2410.5289.8617.4632.1319.030.412.077变电所一次设备的选择校验7.110kV侧一次设备的选择和校验装设地点条件见表7-1：表7-1装设地点条件选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数数据10kV57.7A15.95kA40.67kA381.67.1.1高压开关柜的选择高压开关柜是成套设备，柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。①选择开关柜的型号主要根据负荷等级选择开关柜的型号，一般一、二级负荷选择移开式开关柜，如,,型开关柜，三级负荷选择固定式开关柜，如,型开关柜。本设计属三级负荷，选型开关柜。+-②选择开关柜回路方案号本设计是电缆进线，因此选择回路方案号07。③计量柜选型，方案号03。7.1.210KV母线出线口高压断路器的选择和校验（1）、根据装设地点条件选择SN10-10=2\*ROMANII/1000型断路器，其技术参数如下：表7-2断路器技术参数（SN-户内少油式断路器）型号数量技术参数额定电流（A）额定开断电流（KA）极限通过电流(KA)2秒热稳定电流（KA）SN10-10=2\*ROMANII/1000若干100031.58031.5额定电压：额定电流：动稳定校验：，，，满足要求。热稳定校验：，，，满足要求。断流能力校验：，额定断开电流，，满足要求。温度校验：SN10-10=2\*ROMANII/1000断路器允许使用环境温度：-40℃—40℃10KV待设变电所车间内最热月平均温度为30℃，地中最热月平均温度为20通过以上校验可知,10KV侧选SN10-10=2\*ROMANII/1000高压断路器完全符合要求。7.1.3高压隔离开关的选择和校验隔离开关是电力系统中用量最多的一种开关电器，主要作用有隔离电源、道闸操作、开合小电流电路。由于隔离开关没有灭弧装置，因此不能用来开断负荷电流或短路电流，与断路器配合操作时，必须遵循“先通后断”的原则。根据装设地点条件选户内高压隔离开关为GN8-10T/600和GN6-10T/600，户外隔离开关为GW4-10/600。其技术参数如下表表7-3高压隔离开关技术参数（GN-户内隔离开关，GW-户外）型号数量技术参数额定电流（A）额定电压kv极限通过电流(KA)5秒热稳定电流（KA）GN8-10T/600若干600105220GW4-10/600若干600105021.5户内高压隔离开关GN8-10T/600的校验：额定电压：额定电流：，满足要求。动稳定校验：，，，满足要求。热稳定校验：，，，满足要求。温度校验：GN8-10T/600高压隔离开关允许使用环境温度：-40℃—4010KV待设变电所车间内最热月平均温度为30℃，地中最热月平均温度为20℃，符合要求。通过以上校验可知,10KV侧选GN8-10T/600和GN6-10T/6（2）户外隔离开关GW4-10/600的校验额定电压：额定电流：，满足要求。动稳定校验：，，，满足要求。热稳定校验：，，，满足要求。7.1.4高压熔断器的选择和校验根据装设地点条件高压熔断器选择RN2-10。其技术参数如下表7-4高压熔断器技术参数（R-高压熔断器，N-户内式）型号数量技术参数额定电流（A）熔体电流/A断流容量/MV.A额定电压断流能力RN2-10若干0.50.51000(上限)10kv50kA额定电压：断流能力=50KA>=15.95KA，满足要求。温度校验：RN2-10熔断器允许使用环境温度：-40℃—4010KV待设变电所车间内最热月平均温度为30℃，地中最热月平均温度为20通过以上校验可知,10KV侧选RN2-10高压熔断器完全符合要求。7.1.4电压互感器的选择和校验根据装设地点条件电压互感器选择JDZJ-10和JDZJ-10，额定电压：，满足要求。7.1.5电流互感器的选择和校验根据装设地点条件选择电压互感器为LQJ-10，其技术参数如下表所示表7-5电流互感器技术参数型号技术参数电流比LQJ-10400/516075动稳定校验：；；<符合要求。热稳定校验：；；=符合要求。通过以上校验可知，选择LQJ-10型电流互感器符合要求。7.1.6选择后的10kV侧一次设备参数如下表所示表7-610kV侧一次设备参数表电气设备名称型号主要技术参数（kV）（A）（kA）其它高压断路器SN10-10=2\*ROMANII/100010100031.5户内高压隔离开关GN8-10/60010600——户外高压隔离开关GW4-10/60010600高压熔断器RN2-10100.550电流互感器LQJ-1010100/5——电压互感器JDZJ-10JDZ-1010000/100避雷器FS4-1010柜外形尺寸（长×宽×高）1200mm×1200mm×3100mm7.2380侧一次设备的校验7.2.1配电屏的选择低压配电屏的种类有PGL型和GGD，GGD型低压开关柜性能比PGL型低压配电屏优越，考虑PGL型价格便宜，经济效果好，能满足要求，因此本设计才用PGL型低压配电屏。方案号采用05、30、29、20、40号，电容柜选ＧＧＪ１－０１。装设地点条件见表7-7表7-7380侧装设地点条件选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装设地点条件参数数据380V543A17.46kA32.13kA⑴低压断路器的选择和校验按装设地点额定电压和额定电流选择低压断路器为DW15-1000/3电动。断流能力校验：，，，满足要求。（2）其他低压断路器的选择和低压刀开关、电流互感器的选择如下表8-4所示，经校验都符合要求。380V侧一次设备的参数见表7-8：表7-8380V侧一次设备的参数表电气设备名称型号主要技术参数（V）（A）（kA）其它低压断路器DW15-1000/3电动380100040(大于)低压断路器DZ20-630380630A30(大于)低压断路器DZ20-200380200A25(大于）低压刀开关HD13-1500/303801500电流互感器LMZJ1-0.55001500/5A电流互感器LMZJ1-0.5500100/5A160/5A外形尺寸（长×宽×高）600mm×600mm×2200mm7.3高低压母线的选择按经济截面选择（铝母线的经济电流密度为1.15）式中，为经济电流密度；为母线经济截面；为汇集到母线上的计算电流。10kV母线按经济截面选择：参照常用硬铝母线尺寸表母线选，即母线尺寸为40mm×4mm。380V母线按经济截面选择：表7-910kV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸表（mm）变压器容量200250315400500630800100012501600高压母线40×4低压母线相母线40×450×560×680×680×8100×8120×102（100×10）2（120×10）中性母线40×450×560×680×680×880×10参照常用硬铝母线尺寸表380V侧母线选，即相母线尺寸为80mm×8mm，中性母线尺寸为50mm×5mm。10kV变电所高低压LMY型硬铝母线尺寸见表7-97.4母线的短路稳定度校验⑴、动稳定校验：式中——母线材料的最大允许应力，硬铜，硬铝；——母线通过时所受到最大计算应力。上述最大计算应力按下式计算：式中—母线截面系数，当母线水平放置时，。—母线截面的水平宽度。—母线截面的垂直高度。—母线所承受的最大弯曲力矩，⑵热稳定校验条件：式中——母线截面积——满足短路热稳定条件的最小截面积；——母线材料的热稳定系数，——母线通过的三相短路稳态电流。7.510kV侧母线的校验⑴动稳定校验三相短路电动力故母线满足动稳定要求。⑵母线热稳定校验母线实际截面为。故母线也满足热稳定要求。380V侧母线的校验方法同上，经计算，母线满足动稳定和热稳定的要求。7.6支柱绝缘子动稳定校验查表得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷=3.75kN，故支柱绝缘子满足动稳定要求。8变电所进出线的选择与校验8.1高低压进出线8.1.1高压进线①如为专用线路，应选专用线路的全长。②如从公共干线引至变配电所，则仅选从公共干线到变配电所的一段引入线。③对于靠墙安装的高压开关柜，柜下进线时一般需经电缆引入，因此架空线进线至变配电所高压侧，往往需选一段引入电缆。8.1.2高压出线①对于全线一致的电缆出线，应选线路的全长。②如经一段电缆从高压开关柜引出再架空配电的线路，则变配电所高压出线的选择只选这一段引出电缆。8.1.3低压出线①如采用电缆配电，应选线路的全长。②如经一段穿管绝缘导线引出，再架空配电的线路，则变配电所低压出线的选择只选这一段引出的穿墙绝缘导线，而架空配电线路则在厂区配电线路或车间配电线路的设计中考虑。8.2变配电所进出线方式的选择⑴架空线在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型工厂设计中优先选用。⑵电缆在供电可靠性要求较高或投资较高的各类工厂供电设计中优先选用。因此，为保证供电可靠性，本设计选择电缆进线。8.3变配电所进出线导线和电缆型式的选择8.3.1高压电缆线①一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆。②埋地敷设的电缆，应采用有外保护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外保护层的铅包电缆。③在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆。④敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。⑤电缆沟内敷设的电缆，一般采用裸凯装电缆、塑料护套电缆或裸铅包电缆。⑥交联聚乙烯绝缘电缆具有优良的性能，宜优先选用。⑦电缆除按敷设方式及环境条件选择外，还应符合线路电压要求。8.3.2低压穿管绝缘导线一般采用铝芯绝缘线。但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯绝缘线。8.3.3低压电缆线①一般采用铝芯电缆，但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。②明敷电缆一般采用裸铠装电缆。当明敷在无机械损伤可能的场所，允许采用无铠装电缆。明敷在有腐蚀性介质场所的电缆，应采用塑料护套电缆或防腐型电缆。③电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。④TN系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。8.3.410kV高压进线的选择和校验⑴采用YJL—10000—3×240型电缆线，接往10kV公用干线。①按发热条件选择。由,室外温度30，查表得，满足发热条件。式中—导线和电缆的允许载流量； —线路计算电流。注：对于变压器高压进线，应取变压器高压侧的额定电流；②校验短路热稳定。故满足要求。⑵高压配电室至主变的一段引入电缆的选择、校验：采用YJL22—10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。①按发热条件选择。由及土壤温度25，查表初选缆芯为的交联电缆，其，满足发热条件②校验短路热稳定电缆线改选缆芯为。8.3.5380V低压出线的选择8.3.5.1冷镦车间各设备组线路选择、校验（1）设备组Ⅰ线路：采用VLV22—1000型铝芯聚氯乙烯绝缘电缆直接埋地敷设。①按发热条件选择：由及地下土壤温度为25，查表截面为的电缆，其②校验电压损耗由于车间设备和车间变电所在同一车间，距离很短，不需校验电压损耗。③校验短路热稳定性所选电缆满足短路热稳定性。因此设备组Ⅰ线路采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电。（2）设备组Ⅱ线路：由于设备组Ⅱ与设备组Ⅰ设备及容量相同，线路选择也相同，即设备组Ⅱ线路也采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电。（3）设备组Ⅲ线路：亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。（４）设备组Ⅳ线路：亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。（５）设备组Ⅴ线路：亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。8.3.5.2工具车间各回路线路选择、校验(1)No.1供电回路线路：采用VLV22—1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。①按发热条件选择。由及地下土壤温度为25，查表初选120，其，满足发热条件。②短路热稳定度校验。求满足短路热稳定度的最小截面由于前面所选的缆芯截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯的聚氯乙烯电缆，即VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆。No.2供电回路线路:亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。（3）No.3供电回路线路:亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。（4）No.4供电回路线路:亦采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆供电（选择、校验方法同上，从略）。8.3.5．3机修车间的线路亦采用VLV22—1000聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。①按发热条件选择。由及地下土壤温度为25，查表初选240，其，满足发热条件。②短路热稳定度校验。因此采用VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆。⑼备用线路的采用上面截面的最大的导线，即采用一条聚氯乙烯铝芯VLV22—1000—3×240+1×120的四芯电缆。8.3.5．4备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL22—10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距2km的临近单位变配电所的10kV母线相联。按发热条件选择车间的总的计算负荷容量为645kVA，,最热月土壤平均温度为25，因此初选缆芯截面为的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其，满足发热条件。②校验电压损耗查表可得缆芯为的铝芯电缆的，，而总车间总计算负荷的,，线路长度按2km计，因此由此可见满足允许电压损耗5%的要求。③短路热稳定校验由于前面所选截面小于，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯为的电缆，即YJL22—10000—3×240交联电缆。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线及电缆型号规格如表9-1所示表8-1变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线YJL—10000—3×240交联电缆主变引入电缆YJL22—10000—3×185交联电缆380V低压出线至冷镦车间设备组ⅠVLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆设备组ⅡVLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆设备组ⅢVLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆设备组ⅣVLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆设备组ⅤVLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆至工具车间No.1供电回路VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆No.2供电回路VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆No.3供电回路VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆No.4供电回路VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆至机修车间VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆备用线路VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆与临近单位10kV联络线YJL22—10000—3×240交联电缆9变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定9.1高压断路器的操动机构控制与信号回路断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图10-1所示。WC—控制小母线WL—灯光指示小母线WF—闪光信号小母线WS—信号小母线WAS—事故音响小母线WO—合闸小母线SA—控制开关KO—合闸接触器YO—合闸线圈YR—跳闸线圈KA—保护装置QF1~6—断路器辅助触电GN—绿色指示灯RD—红色指示灯ON—合闸OFF—跳闸图10-1电磁操动的断路器控制与信号回路9.2变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月车间的平均功率因数，计量柜由上级供电部门加封和管理。9.3变电所的测量和绝缘监察回路图10-210kV线路测量和计量仪表的原理电路变电所高压侧装有电压互感器—避雷器柜，其中电压骨干其为3个JDZJ-10型，组成△（开口三角）的结线，用以实现电压测量和绝缘监察，其结线图见图6-2。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表、三相无功电度表和电流表，结线图见图6-3。高压进线上，亦装有电流表。图10-3380V线路测量和计量仪表的原理电路低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装有无功电度表。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。每一回路均装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。9.4、备用电源在对供电可靠性要求较高的变配电所中，通常采用两路及以上的电源进线。或互为备用，或一为主电源，另一为备用电源。备用电源自动投入装置就是当主电源线路中发生故障而断电时，能自动而且迅速将备用电源投入运行，以确保供电可靠性的装置，简称（APD）。9.5、整定继电保护9.5.1过电流保护为了防止外部短路引起的变压器线圈的过电流，并作为瓦斯保护的后备，变压器还必须装设过电流保护。⑴过电流保护动作电流的整定对于单侧电源的变压器，过电流保护安装在电源侧，保护动作时切断变压器各侧开关。过电流保护的动作时间（）应按躲过变压器的最大工作电流整定，即整定为５A。式中——变压器的最大负荷电流——保护装置的可靠系数，取1.3——电流继电器的返回系数，一般取0.8——电流互感器的变流比。⑵过电流保护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。⑶变压器过电流保护的灵敏度校验式中——在电力系统最小运行方式下，低压母线两相短路电流折合到变压器的高压侧的值，即——继电保护动作电流折合到一次电路的值，即满足灵敏系数1.5的要求。9.6作为备用电源的高压联络线的继电保护装置⑴装设反时限过电流保护。采用GL-15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。⑵过电流保护动作电流的整定。其中，，，，，，因此动作电流为：整定为４A。⑶过电流保护动作时间的整定。保护时间整定为1.0s。⑷过电流保护灵敏系数。因无临近单位变电所10kV母线经联络线至本厂变电所低压母线的短路数据，无法整定计算和检验灵敏系数，也只有从略。10变电所的防雷保护与接地装置的设计10.1防雷保护1）直击雷的过电压保护在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。如变电所的主变压器装设在室外或露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3~6根长、的钢管，在装设避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离，打入地下，管顶距地面。接地管间用的镀锌扁钢焊接相连。引下线用的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用的镀锌圆钢，长1~1.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上距离。2）雷电侵入波的防护⑴在10kV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷针接地端螺栓连接。⑵在10kV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。⑶在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入波的雷电波。10.2接地装置由资料得车间变压器容量为630kVA。电压为10/0.4kV，接线组为Yyn0，与工厂变压器连接到车间变压器的电缆长200m。⑴确定接地电阻值查表，此变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件因此公共接地装置接地电阻。接地电阻的验算：满足的要求。⑵接地装置的设计采用长2.5m、mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。变电所的变压器室有两条接地干线、低压配电室有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25mm×4mm的镀锌扁钢。11确定车间低压配电系统布线方案11.1车间配电电压的选择一般应采用220/380V中性点直接接地的三相4线制系统(含TN和TT系统)。具体是采用TN-C、TN-S还是TT配电系统，视具体情况而定。一般的生产车间，宜采用TN-C的配电系统，其PE线与N线合为PEN线，投资较省，能满足一般用电设备的要求。对于有电脑控制的高精度机床设备及其它有数据处理、抗电磁干扰要求较高的场合，宜采用TN-S的配电系统或TT配电系统。TN-S系统的PE线与N线是分开的，在其中某设备发生单相接地故障时，对其它设备产生的电磁干扰小。TT系统中各设备的PE线与电源的PE线互无电气联系，抗干扰性更好。对环境比较恶劣、安全要求较高的场合，也宜采用TN-S或TT配电系统。本设计采用TN-C配电系统11.2车间配电级数的选择低压配电系统，由变压器二次侧至用电设备点一般不宜超过3级。11.3低压配电线路的选择低压线路的作用是从车间变电所或建筑物变电所以380/220V的电压向车间或建筑物各用电设备或负荷点配电。低压配电线路也有放射式、树干式和环形等接线方式。实际低压配电系统的接线，也往往是上述几种接线的综合，根据具体情况而定。一般在正常环境的车间或建筑内，当大部分用电设备容量不大而且无特殊要求时，宜采用树干式配电。11.4车间配电系统接线方案的选择11.4.1车间配电系统接线方案的选择原则⑴在正常环境的车间内，当大部分用电设备为中小容量、且无特殊要求时，宜采用树干式配电。⑵当用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求的车间内，宜采用放射式配电。⑶当部分用电设备距供电点较远，而批次相距很近、容量很小的次要用电设备，可采用链式配电；但每一回露环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10kW。容量较小用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链回路的设备数量可适当增加。⑷在高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。⑸平行的生产流水线或互为备用的生产机组，根据生产要求，宜由不同的回路配电；同一生产流水线的各用电设备，宜由同一回路配电。⑹在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用Dyn11联结组别的三相变压器作为配电变压器。但单相不平衡负荷引起的中性线电流未超过变压器低压绕组额定电流的25%时，可选用Yyn0联结组别的配电变压器。11.4.2车间低压配电系统主接线的选择配电所起接收和分配电能的作用，其位置应当尽量靠近负荷中心，配电所一般为单母线制，根据负荷的类型及进出线数目可考虑将母线分段。⑴单母线不分段接线当只有一路电源进线时，常采用这种接线。这种接线可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或者有备用电源的二级负荷用户⑵单母线分段接线当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，单母线分段可以分段单独运行，也可以并列