毕业设计（论文）-某机修厂供配电系统设计

某机修厂供配电系统设计2017年1月1日摘要 1第一章电力工程课程设计任务书 31.1原始资料 31.2设计任务 61.3设计内容及步骤 6第二章负荷计算 62.1负荷计算的目的和意义 92.2各车间负荷计算 92.3工厂电力负荷计算 2.4无功补偿 第三章高压供电系统的设计 3.1高压供电方案的要求 3.2高压供电方案的准则 3.3机修厂的用电情况 3.4高压供电方案的选择与确定 3.4.1高压供电系统的经济指标 3.4.2高压供电系统的技术指标 3.4.3高压供电系统的方案 3.4.4变电所主变压器的选择 3.4.5技术指标计算 3.4.6经济指标计算 第四章总降压变电所的设计 4.1主接线的基本要求 4.2变电站主接线的选择原则 4.3变电站主接线方案的拟定 4.4主接线方案的技术经济比较 4.4.1技术指标 4.4.2经济指标 第五章车间变电所设计 5.1车间变电所变压器形式的选择 5.2车间变电所变压器的台数、容量 5.3锅炉房的设计 5.4车间变电所位置的考虑原则 第六章短路电流计算 6.1短路电流计算的目的 6.2确定短路计算点 6.3短路电流的计算 6.3.1最大运行方式 6.3.2最小运行方式 第七章主要电气设备的选择及校验 7.1主要电气设备的分类 7.2高压线路的导线选择 7.2.135KV架空线路的导线选择 7.2.210KV备用电源进线的选择 7.2.335KV母线的选择 7.2.410KV母线的选择 7.3高压设备的选择及校验 7.3.135KV断路器 7.3.235KV隔离开关 7.3.335KV电压互感器 7.3.435KV电流互感器 7.3.510KV断路器 7.3.610KV隔离开关 7.3.710KV电压互感器 7.3.810KV电流互感器 7.3.9高压熔断器的选择 7.3.10高压开关柜的选择 7.4低压一次设备的选择和校验 第八章主要设备继电保护设计 8.2变压器继电保护的整定计算 8.2.1过电流保护 8.2.2电流速断保护 8.2.3过负荷保护 8.2.4瓦斯保护 8.335KV线路继电保护的整定计算 8.410KV线路继电保护的整定计算 第九章厂区10KV配电系统设计 第十章配电装置设计 10.1配电所的任务 10.2高压配电所的设计及要求 10.3配电装置布置形式的选择 10.4配电设备布置图 第十一章防雷、接地设计 11.1防雷设计 11.2接地设计 第十二章收获与体会 参考文献 1某机修厂供配电系统设计摘要工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(1)安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。(3)优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求(4)经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。2(1)遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。(2)安全可靠、先进合理；采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。(3)近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。(4)全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。3第一章电力工程课程设计任务书本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW;制造电机总容量为6万kW,制造单机最大容量为5000kW;修理变压器500台；生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。No.造车国签备件车间Ma.5大线履间Ne.1)No.2机械加工车间No.11比例：1:500俱乐部No.原料车间机修造车间No.1Na.1:Na.3锅炉房No.7停放场含楼食量泵房图1.1工厂总平面布置图(2)工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW;制造电机总容量为6万kW,制造单机最大容量为5000kW;修理变压器500台；生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。(3)工厂各车间的负荷情况及各车间预计配置变压器台数如表1.1所示。4表1.1工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量序号车间名称设备容量(kW)需要系车间变电所代号变压器台数1电机修造车间No.112机械加工车间No.213新品试制车间No.314原料车间No.415备件车间No.516锻造车间No.617锅炉房No.718空压站No.819汽车库No.91大线圈车间No.101半成品试验站No.111成品试验站No.121加压站(10kV专供负荷)1设备处仓库(10kV专供负1成品试验站内大型集中负荷主要为35kV高压整流装置，要求专线供电。1.当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：1)从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.5km。2)从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。2.电力系统的短路数据，如表1.2,其供电系统图，如图1.2。5表1.2区域变电站35kV母线短路数据系统运行方式系统短路数据最大运行方式最小运行方式图1.2供电系统图区域变电站35区域变电站35kV₁4.5km220/35kV工厂总降压变电所k3.供电部门对工厂提出的技术要求：1)区域变电站35kV馈电线的过电流保护整定时间t=1.8s,要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。2)在工厂35kV电源侧进行电能计量。3)工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。4.电费制度：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA,电费为0.5元/kWh。费：6～10kV为800元/kVA。(5)工厂负荷性质：本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作制，工厂的年最大有功负荷利用小时数为2300h。锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。1.气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38℃,年平均气温为23℃,年最低气温为一8℃,年最热月平均最高气温为33℃,年最热月平均气温为26℃,年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。2.地质水文资料：本厂地区海拔60m,底层以砂粘土为主，地下水位为2m。61.高压供电系统设计主要任务是工厂内部高压供电等级选择，需考虑供电的经济性(设备及损耗费用)和技术要求(线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等)。2.总降压变电站设计(1)主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进确定最优方案。(2)短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。(3)主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设(4)主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整(5)配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。(6)防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。3.车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的型号。4.厂区10KV配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。71.负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。2.工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。3.工厂总降压变电所主结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。4.厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以5.工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。6.改善功率因数装置设计按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部8门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。7.变电所高、低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、设备材料表和投资概算表达设计成果。8.继电保护及二次结线设计为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。9.变电所防雷装置设计参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。9负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。(1)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。(2)尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。(3)平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2各车间负荷计算①计算各车间负荷：按需要系数法公式Po=KP,Q=Potanφ,②计算总的负荷：由公式Po=KxpEPo,Q=KzEQo,,负荷计算表格汇总如下表2.1所示：表2.1计算负荷汇总表序号车间名称计算负荷车间变电所代号变压器台数P₃o(KW)Q₃o(Kvar)1电机修造车间No.112机械加工车间No.213新品试制车间No.314原料车间No.415备件车间No.516锻造车间No.617锅炉房No.718空压站No.819汽车库No.91大线圈车间No.101半成品试验站No.111成品试验站No.121加压站(10kV专供负荷)1设备处仓库(10kV专供负荷)1成品试验站内大型集中负荷主要为35kV高压整流装置，要求专线供电。2.3工厂电力负荷计算还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高自然功率因数的情况下，尚达不到规定的功率因数要求，则需要增设无功功率补偿装置。这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约电能又提高电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率(1)全车间变电所低压母线上计算负荷Q=KxEQ=0.95×2719.21=2583.25KVarS=√P²+Q²=√2874.52²+2583.52²=3864.72KVA(2)因为有变压器的功率损耗，所以：P₃o(2)=P₃oo+△Pr=2874.52+38.6472=2913.17KWQo2)=Qou+△Qr=2583.25+1Ssw)=√Pe³+Qm2;²=√2913.17²+2776.49²=4024.36KVA(3)全车间高压母线上计算负荷P和Q分别为车间10KV用电设备的有功计算负荷和无功计算负荷，P₃o(3)=P₃o(2)+Pm=2913.17+163.84+336=3413.01KWQo₃)=Qo2)+Qm=2776.49+139.2题目中要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9,并且提高功率因数可减少电费，所以选择利用电容器并联在10KV侧进行功率补偿。cosφ=P₃o(₃)/S₃o(₃)=3413.01/4678.08=0.73设补偿后低压侧功率因素为0.92,补偿电容器选为BFM10.5-100-1W,n=Qc/qe,又因电容器为单相电容器，所以n应为3的倍数，取n=18,所以Q=18×100=1800KVarQos'=Qo-Qc=3199.35-1800=1399.35KVarP₃o(4)=P₃o₃)+△P₇=3413.01+36.8874=3449.90KWQo₄)=Qos)+△Qr=1399.35+184.437=S₄)=√P²+Q³=√3449.90²+1583.79²=3796.08KVAP₃o(s)=P₃o₄)+P=3449.9+2880=6329.9KWQas)=Qo4)+Q=1583.79+2304S₃ws)=√Ps)²+Qs³=√6329.9²+3887.29²=7428.50KVA第三章高压供电系统的设计3.1高压供电方案的要求工厂的供电方案主要依据工厂的用电要求、用电性质、现场调查的信息以及电网结构和运行情况来确定。其主要内容包括供电电源位置、出线方式、供电线路敷设、供电回路数、走径、跨越、工厂进线方式、工厂受(送)电装置容量、主接线、继电保护方式、电能计量方式、运行方式、调度通信等内容。3.2高压供电方案的准则(1)应能满足供用电安全、可靠、经济、运行灵活、管理方便的要求，并留有发展余度。(2)符合电网建设、改造和发展规划的要求；满足工厂近期、远期对电力的需求，具有最佳的综合经济效益。(3)具有满足工厂需求的供电可靠性及合格的电能质量。(4)符合相关国家标准、电力行业技术标准和规程，以及技术装备先进要求，并应对多种供电方案进行技术经济比较，确定最佳方案。3.3机修厂的用电情况当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：(1)从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.5km。(2)从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。高压供电系统的设计要以安全、可靠运行为原则，同时兼顾运行的经济性和灵活性。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。本变电所原始资料有两路电源可供选择。其一从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.5km。其二从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。本机修厂中No.7锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。故No.7锅炉房定为I级负荷。由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电造成的后果十分严重，因此要求由两路电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路电源应不致同时受到损坏。本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作制，工厂的年最大有功负荷利用小时数为2300h。3.4高压供电方案的选择与确定主要任务是工厂内部高压供电等级选择，需考虑供电的经济性(设备及损耗费用)和技术要求(线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等)。基建安装费等。可按照当地电气安装部门的规定计算。(2)变配电系统的年运行费用：包括线路各设备的折旧费、维修管理费和电能损耗费等。线路各设备的折旧费和维修管理费，通常都取为线路和设备综合投资的一个百分数。而电能损耗费，则根据线路和变压器的年电能损耗计算。总的年运行费即为以上线路变压器折旧费、维修费与年能损耗费之和。(3)供电贴费：有关法规还规定申请用电，用户必须向相关供电部门一次性地(2)供电的可靠性：高压供电方案在用电负荷对可靠性要求的适应方面的情况。(3)供电的电能质量主要是指电压质量，包括电压偏差和电压波动等情况。(5)对变配电所今后增容扩建的适应性。根据系统的供电协议，供电电压有两个方案可供选择。因高压供电系统的基本要求是安全、可靠、经济、优质。所以在设计过程要对两种方案综合考虑，在安全可靠的基础上选择最好的方案。内总降压变电所内装设有两台主变压器，变压器一次侧装设断路器，备用电源接在35kV母线上，变压器二次侧采用单母线分段制接法。方案的优缺点分析：优点：供电电压高，线路功率损耗小，电压损失小，调压问题容易解决，要求的功率因数低，所需的功率补偿容量小，可减少投资，供电的安全稳定性高。缺点：由于机修厂内设有总降压变电所，占用的土地面积较大。降压变电所要装有两台主变压器，投资及运行费用较高。方案二：工作电源是35kV,备用电源为10kV,由架空线引入电源，场内总降压变电所内装设有两台主变压器，变压器高压侧装设断路器，备用电源接在总降压变电所内的10kV母线上，二次侧采用单母线分段制接法。由于正常供电时只用一路工作电源供电，出现故障时方用备用电源，备用电源供电时间较少。因此该方案既能满足供电的安全可靠性又可降低投资及维护费用。3.4.4变电所主变压器的选择经计算可得补偿后的变压器二次侧的视在计算负荷为3688.74kV.A。由于该厂的负荷大部分属于二、三级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，所以总降压变电所宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量S₁应同时满足以下两个条件：②任一台单独运行时，SN.T≥(0.6-0.7)S’30(2)≥S’30(2)(I+Ⅱ)由于S′30(2)=3688.74KV·A,且该厂的负荷大部分为二、三级负荷：故可得SN.T≥2582.1KV.A,考虑到此地年平均气温为23度，高于20度。且变压器为户内安装，所以S₁=(1-(23-20)/100-0.08)SN.T,所以Sr≥2298.1KV.A。型号额定容量额定电压损耗/kW空载电阻抗电压(%)一次二次空载负载7表3.1S11-2500/35变压器技术数据表3.4.5技术指标计算方案一：工作电源和备用电源均为35kV。正常工作时以35kV单回路供电，另设一条10kV线路作为备用电源，补偿后变压器高压侧的视在计算负荷S₃o=7428.5KV.A,计算电流I₃o=S₃o/122.54A。为保证供电系统安全可靠优质经济的运行，根据国家电线技术的有关规定，选择导线和电缆界面时候必须满足以下条件：(1)发热条件：导线和电缆在通过正常最大度和电流即计算电流时产生的发热温度不应该超过正常运行时允许的最高允许温度(2)电压损耗条件：导线和电缆在通过正常最大负荷电流产生的电压损耗，不应该超过正常运行时候允许的电压损耗。对于工厂内较短的电压线路，可不进行路例如较长的电源进线和电弧炉的短网进线，其导线截面宜按照经济电流密度选择，以使年运行费用最低，工厂内10KV及以下的线路通常不按照经济电流密度对长距离大电流线路和35kV及以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其他条件。根据以上条件，对于35kv的线路按经济电流密度选择导线截面：由于工厂的年最大有功负荷利用小时数为2300h,且选用钢芯铝绞线的机械强度最好，经过jcc=1.65A/mm²。所以可选导线截面为74.3mm²,选择最近的标准截面，由已知条件环境平均温度为23℃,查表可知LGJ-95(几何均距确定为1.6米)的允许载流量足够，且满足发热条件I>I₃o,同时35KV架空线路铝绞线的最小允许截面为35mm²,因此机械强度也是满足条件的。由截面A=95mm²a=1.26x1.6=2m,查表得r=0.352/km,x=0.372/km,由之前的负荷计算可得：△U%=100×469.8/35000=1.34%备用电源同为35kV,电压损失为：△U₁=6329.9×(4×0.35)+3887.79×(4×0.37)/35=417.6V方案二：工作电源为35kV,备用电源为10kV。正常工作时以35kV单回路供电，另设一条10kV线路作为备用电源，接到总降压变电所的10kV母线上，根据计算负荷情况，厂内总降压变电所设两台台容量为2500kV.A的变压器，型号为S11-2500/35,技术数据如表3.2所示。由方案一可知，工作电源的电压损失△U=469.8V,电备用电源为10kV时，计算电流I₃o=3688.74/√3×10=212.97A。一般10kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。根据以上条件，按发热条件选取10kV线路的截面：由已知条件环境平均温度为23℃、平均最热气温为33℃,查表可得，选择导线LGJ-70(几何均距确定为1.6米)满足发热条件L>Io,同时10kV架空线路铝绞线的最小允许截面为25mm²,因此机械强度也是满足条件的。由截面A=70mm²,a=1.26x1.6=2m,查表可得r=0.482/km,x=0.38Ω/km,由之前的负荷计算可得电压损失为：方案一：表3.2方案一的基建投资设备名称型号规格单价(万元)数量综合投资(万电力变压器2线路投资高压断路器1电压互感器2附加投资合计一一一表3.3方案一的年运行费用计算标准金额(万元)线路折旧费按照线路投资的4%计算线路维护费按照线路折旧标准计算变电设备维护费按照综合投资的6%计算变电设备折旧费按照综合投资的6%计算线路电能损耗0)2/r2))×2300×0.5×0.005变压器电能损耗基本电价费用(3413.01×0.5x2300)+(13合计一表3.4方案二的基建投资设备名称型号规格单价(万元)数量综合投资(万电力变压器2线路投资LGJ-70+LGJ-95高压断路器1电压互感器2附加投资合计一一一表3.5方案二的年运行费用计算标准金额(万元)线路折旧费按照线路投资的4%计算线路维护费按照线路折旧标准计算变电设备维护费按照综合投资的6%计算变电设备折旧费按照综合投资的6%计算线路电能损耗00)2/r2))×2300×0.005变压器电能损耗基本电价费用合计一比较项目方案一方案二初期投资(万元)年运行费用(万元)总投资(万元)表3.6方案经济对比综上，根据技术指标计算和经济指标计算结果，方案一的经济总投资大于方案二，且方案二的综合技术指标要优于方案一。所以经过综合考虑选择方案二，工作电源为35kV,备用电源为10kV,总降压变电所内设两台台容量为2500kV.A的变压器，型号为S11-2500/35。第四章总降压变电所的设计4.1主接线的基本要求安全符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全可靠应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。灵活应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应符合的发展。经济在满足上述要求的前提下，应尽量是主接线简单，投资少，运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。4.2变电站主接线的选择原则(1)当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。(2)当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。(3)当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器→4.3变电站主接线方案的拟定对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备(变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等)及其连接线组成，通常用单线表示。主接线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。只装有一台主变压器的总降压变电所主接线的一次侧无母线，二次侧为单母只适合三级负荷。机修厂供电系统的负荷包含二级负荷、三级负荷较为集中，且在高压供电系统的设计中已经选择采用两台变压器，所以该方案不适用。装有两台主变压器的总降压变电所主接线分3种：(1)一次侧内桥式、二次侧采用单母线分段；(2)一次侧外桥式、二次侧采用单母线分段；(3)一二次侧均采用单母线分段。下面对三种主接线方案进行论述，以便选出最经济合理的接线方案：下面对三种主接线方案进行论述，以便选出最经济合理的接线方案：电所主接线方案，主接线图如下图所示。OS102QS122QS11QS123QF13QS31QF31QS211OS20310KVQS221OS26QF23QFQS30QF30,MOS32QF21QF10QS210QS101QS113OF22QS1S28Pw图4.1一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用一、二级负荷的工厂。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变压器器不需要经常切换的总降压变电所。QS210图4.2一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式接线。这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性也较高，适用于一、二级负荷的工厂。这种外侨式接线适用于电源线路较短而变电所昼夜负荷变动较大、适于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所。方案三：一、二次侧均采用单母线分段式接线的总降重事的事有人他重事的事有人他量大民属事用《主接线图如下图所示。QF12OS122QS123QF21QF22OS221QS16QF15;OF16中QS25F25OS26中φQS21pwdQS103QS203QF10OsQS103×QF23QS15QF1QS11QF13QS111QF1135KV电源进线QS30'Qs113QS13QS32as:QF21QS121QS211QS112OS31OF31OS21044这种主接线兼有前两种桥式接线运行灵活性的有点，但采用的高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。4.4三种方案的比较三种主接线方案都有两个高压隔离开关，但隔离开关装设的位置不同、起的作用也不相同。(1)供电安全性：三种方案的保护基本原理相同，故都能满足要求。案三的供电可靠性高于方案一和方案二，但方案一和方案二的供电可靠性也较高。(3)供电质量：三种方案都是有35kV电源进线供电，供电质量均满足要求。(4)灵活性：方案三在一次侧采用单母线分段制，其灵活性较高。(5)扩建适应性：三种方案的扩建适应性与灵活性基本相当，方案三较高。4.4.2经济指标三种主接线方案都有两个主变压器，高压一次设备的选择不同。(1)电力变压器的综合投资：三种方案都使用了两个主变压器所以电力变压器的综合投资费用相同。离开关；方案二的一次侧有一个高压断路器、四个高压隔离开关；方案三的一次侧有三个高压断路器、八个高压隔离开关。所以高压开关柜的投资为(高压断路器的单价为1.84万元，高压隔离开关的单价为1.25万元):由计算结果，可以看出方案三的高压开关柜综合投资最多，方案二的投资的电能损耗要高于高压隔离开关，所以方案一和方案二的年运行费基本相同，而综上所述，三种主接线方案的技术经济指标如下表所示：表4.1主接线的技术经济比较指标方案一次侧内桥式、二次侧单母线分段一次侧外桥式、二次侧单母线分段一、二次侧均用单母线分段供电安全性满足要求满足要求满足要求供电可靠性较高较高高供电质量满足要求满足要求满足要求灵活性较好较好好扩建适应性较高较高高经济指标电力变压器的综合投资相同相同相同高压开关柜的综合投资13.02(万元)6.84(万元)15.52(万元)年运行费正常正常较多供电贴费三者均为295.09万元，按变压器二次侧缴纳为800元/KVA。通过表4.1的对比可得出：在技术指标方面，三个方案均满足要求；在经济指标方面，方案三的投资费用较多，所以方案三不适用。比较方案一和方案二，方案二的总投资比方案一少，较为经济；方案一多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变压器不需要经常切换的总降压变电所，方案二多用于电源进线短而变电所昼夜负荷变动较大、宜于经济运行需经常切换变压器的总降压变电所；机修厂的电源进线较短，昼夜负荷变动较大，且不能经常停电检修，所以选择方案二较为合理。综上所述，选择方案二最为经济合理，即一次侧采用外桥式接线、二次侧采用单母线分段式接线的总降压变电所主接线方案。第五章车间变电所设计5.1车间变电所变压器形式的选择(3)密闭式：用于具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘、纤维会(5)有载调压式：用于电力系统供电电压偏低或电压波动严重且用电设备对电压质量又要求较高的场所。由于该系统的车间变电所为独立式、封闭建筑，故采用油浸式变压器。5.2车间变电所变压器的台数、容量在计算得出车间总计算负荷的基础上，按分散设置并接近负荷中心的原则确定车间变电所位置，便于低压电网的备用联络；尽量减少故障影响波及面等。负荷中心的概念，从理论上讲，可以用力学上求重心的方法计算出来，然而工艺、建筑、运输及低压配电的方式、结构都有可能使车间变电所偏离理论上的负荷中心。但在设计时应尽量满足这一基本的要求。根据车间变电所的计算负荷可得各变电所变压器的容量，各车间变电所变压表5.1车间变电所的变压器选择序号车间名称计算负荷变压器型号额定容量KVA车间变电所代号变压器台数1电机修造车间No.112机械加工车间No.213新品试制车间No.314原料车间No.415备件车间No.56锻造车间No.617锅炉房No.718空压站No.89汽车库No.91大线圈车间No.101半成品试验站No.111成品试验站No.121加压站(10kV专供负荷)和设备处仓库(10kV专供负荷)接在总降压变电5.3锅炉房的设计锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。针对锅炉房的特点，可做如下设计：(1)在低压侧装设与其他变电所相连的联络线作为备用电源；这些设计能大大提高锅炉房的供电可靠性，提高供电系统的安全性。5.4车间变电所位置的考虑原则工厂电源进线电压是35kV,先经过总降压变电所(一次降压)降成10kV,通过高压配电到车间变电所经过二次降压，降为一般低压设备所用的220/380V电(3)接近电源侧特别是工厂的总降压变电所和高压配电所(本厂在同一建筑内);(4)设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输；(5)不应设在有剧烈震动或者高温的场所，无法避开时，应有防振和隔热设施；(6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，不应设在污染源的下风侧；(8)不应设在有爆炸危险的正上方或者正下方，且不宜设在有火灾危险的环境的(9)不应设在地势低洼和可能积水的场所。第六章短路电流计算6.1短路电流计算的目的短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电6.2确定短路计算点为了选择电气设备，整定继电保护，需要计算总降压变电所35KV侧、10KV侧和380V侧的短路电流，短路点如图6.1所示。/k¹/k¹511-2500/35K-2K-3架空线L4SmGSN10-351SN10-101S11-2500/3535KV380V6.3短路电流的计算6.3.1最大运行方式(1)确定基准值S=100MV·A,U=(35×(1+5%))=36.5KV,Ue₂=(10×(1+5%))=10.5KVU₃=(380×(1+5%))=0.4KVI=S₄/√3×U=100MV·A/√3×36.5KV=1.58KAI₂=S/√3×U₂=100MV·A/√3×10.5KV=5.49KAL₃=S/√3×U₃=100MV·A/√3×0.4KV=144.3KAX₁*=100MV·A/600MV·A=0.17X₂=0.40(2/km)×4.5km×100MV·A/(36.5KV)²=0.133.电力变压器(U%=6.5,Sv=2500KV·A)X₃=X₄=U%·S/100Sx=6.5×100MV·A/100×2500=2.64.10KV侧的断路器(S=300MV·A)Xs=100MV·A1300MV·A=0.345.10KV/380V电力变压器(U%=4.0,Sv=315KV·A)X₆=U%·Sa/100Sx=4.0×100MV·A1100×315=12.69短路等效电路图如图6.2所示：图6.2短路等效电路图Xxk-)=X₁+X₂=0.17+0.132.三相短路电流周期分量有效值I³)k-1=In/X^z(k-n=1.58/0.30=5.27KA3.其他三相短路电流I³)=⁵=I³)k-1=5.27KAI₄=1.51I³)=1.51×5.27KA=7.96KA4.三相短路容量S³)=√3Uc1·I³)x-1=√3×36.5KV×5.27KA=333.17MV·A(4)求K-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1.总阻抗标幺值Xz(k-2)=X₁+X₂+X₃//X₄=0.17+0.132.三相短路电流周期分量有效值I³)k-2=l₂/Xz(x-2)=5.49/1.6=3.43KA3.其他三相短路电流I'3)=I⁸=I³)k-2=3.43KAI₄=1.51I"3)=1.51×3.43KA=5.18KA4.三相短路容量(5)求K-3点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1.总阻抗标幺值Xz(k-3)=Xs+X₆=0.34+12.69=13.032.三相短路电流周期分量有效值I³)k-3=l₃/Xxk-3)=144.3/13.03=11.07KA3.其他三相短路电流I'3)=L³=I³)k-3=11.07KAi³)n=1.84I'³)=1.84×11.07KA=20.37KAL₄=1.51I"3)=1.09x11.07KA=12.07KAS³)₃=√3U₃·I³)x-3=√3×0.4KV×11.07KA=7.67MV·A5.3.2最小运行方式(1)确定基准值S=100MV·A,U₁=(35×(1+5%))=36.5KV,Uc₂=(10×(1+5%))=10.5KVU₃=(380×(1+5%))=0.4KVI=S/√3×U=100MV·A/√3×36.5KV=1.58KAI₂=S/√3×U₂=100MV·A/√3×10.5KV=5.49KAL₃=S/√3×U₃=100MV·A/√3×0.4KV=144.3KA(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值电力系统(So=280MV·A)X₁=100MV·A1280MV·A=0.36其他元件的标幺值均与最大运行方式相同。(3)求K-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量K-2K-2YYYYT图6.4短路等效电路图Xz(k-)=X₁+X₂=0.36+0.13=0.492.三相短路电流周期分量有效值I³)k-1=In/X^s(k-n=1.58/0.49=3.22KA3.其他三相短路电流I'3)=L⁸=(³)-1=3.22KAI₄=1.51I"3)=1.51×3.22KA=4.86KA4.三相短路容量S³)|=√3Uc1·I³)x-1=√3×36.5KV×3.22KA=203.57MV·A(4)求K-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1.总阻抗标幺值X*z(k-2)=X₁+X₂+X₃//X₄=0.36+0.13+2.6/2=1.792.三相短路电流周期分量有效值I³)k-2=l₂/Xzx-2)=5.49/1.79=3.07KA4.其他三相短路电流I'³)=L⁸=1³)k-2=3.07KAI₄=1.51I³)=1.51×3.07KA=4.64KA4.三相短路容量S³)₄-2=√3U₂·I³)x-2=√3×10.5KV×3.07KA=55.83MV·A表6.1短路计算结果汇总表运行方式短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAIS最大运行方式最小运行方式第七章主要电气设备的选择及校验7.1主要电气设备的分类主接线(主结线)。一次电路中所有电气设备成为一次设备或一次元件。一次设备按其功能来分，可分为以下几类：例如电力变压器、电压互感器、电流互感器、变频器等。(2)控制设备：其功能是按照电力系统运行的要求来控(3)保护设备：其功能是用来对电力系统进行过电流和过电压的保护，例如熔断器和避雷器。例如并联电容器。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全经济运行的重要7.2高压线路的导线选择35KV线路初步选用LGJ钢芯铝绞线(机械强度好)架设，根据经济截面选择：表7.1导线和电缆的经济电流密度线路类别导线材质年最大有功负荷利用小时(30000h以下)架空线路铜铝由已知T=2300h,I₃o=S₃o/√3Ux,S₃o=7428.5KV.A,所以I₃o=122.45A,A=I3o/j=74.2mm²,选择最近的标准截面，查表可知LGJ-95(几何均距确定为1.6米),截面积为95mm²满足条件。查表可得LGJ-95的允许载流量I₂I₀(考虑到年最热月平均气温为33℃),查表得35kv架空钢芯铝线的最小截面为35mm²,满足机械强度的要求。该线路导线为水平等距排列，相邻线距为1.6m,则线间几何均距为2m,查表7.2.210KV备用电源进线的选择10KV备用电源进线初步选用LGJ钢芯铝绞线架设，由已知T=2300h,I₃o=S₃o/√3Un,S30=3688.74KV.A,所以I₃o=212.97A,一般10kV及以下的高压为23℃、平均最热气温为33℃,查表可得，选择导线LGJ-70(几何均距确定为1.6米)满足发热条件I₂I₃o,同时10kV架空线路铝绞线的最小允许截面为25mm²,因此机械强度也是满足条件的。由截面A=70mm²,a=1.26x1.6=2m,查表可得r=0.482/km,x=0.382/km,由之前的负荷计算可得电压损失为：△U₂%=100×868.0/10000=8.68%由此可见，系统不能长时间工作在备用电源下，但考虑到备用电源的使用时间较短，造成的损耗不大，所以备用电源进线选择LGJ-70型钢芯铝线。及以上的线路宜按经济电流密度选择。根据年最大负荷小时数T=2300h,查得经济电流密度jec=1.92,对于电力变压器高压侧线路，计算电流I3o=122.45A。所以经济截面积为：远大于主变压器高压侧计算电流13o=122.45A,正常发热时的温度大大低于70℃。假想时间为2.05s,则热效应允许最小截面积为Amin=54.77mm²,符合要求。所以35KV母线选择LMY—25×3铝母线，截面积为75mm²。考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以10kv母线相应的Igmax(1)选择母线(按照最大工作电流):选择40x4单条矩形铝导体平放作母线，面积为S=160mm²,平放时，长期允许载流量为Ia=480A,导体最高允许温度为70℃,根据工作环境温度为30℃的条件，查综合修正系数K=0.94:I=k×Ia=0.94×480A=451A>Igmax满足载流量的要求。2、热稳定的校验(按最大运行方式k2点短路):断路器开短时间toc=0.2s,非周期分量等效时间ts=0.05s,则：短路假想时间tma=top+tp+0.05=1.5+0.2+0.05=1.55s。取跨距L=1.5m,相间距离a=0.5m,硬铝最大允许应力oul=70×10⁶pa,抗弯矩W=bh²/6=(5×10~³)(25×10~³)²/6=5.2×10-⁷m=1.73×10⁷(7.23×10³)²/0.5=18.09N所以10KV母线选择LMY—40×4铝母线，截面积为160mm²。表7.2高压线路一览表电缆或母线型号截面(mm²)35KV架空线的选择35KV母线的选择LMY—25×310KV备用电源进线的选择10KV母线的选择LMY—40×47.3高压设备的选择及校验表7.3高压一次设备的选择校验项目电气设备名称电压/kv电流/A断流能力短路电流校验动稳定度热稳定度高压断路器√√√√√高压隔离开关√√一√√电流互感器√√√√电压互感器√一 一 高压断路器(QF)的功能是：不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。I₃o=S3o/√3Uv=7428.5/√3×35=122.45A,根据我国生产的高压户内少油断路器型式，初步选用SN10-35型。其继电保护时间取1.8s,断路器短路时间取0.1s,I)²t=4.86²×(1.8+0.1)²=79.07KA²·S查表可得，该断路器的热稳定电流为16(4s)/KA,可得：I²t=16²×4=1024KA²·S又根据线路计算电流，试选SN10-35I型断路器来进行校验。如表7.4所示，根据校验结果，所选SN10-35I型是合格的。表7.4高压断路器的选择校验表序号装设地点电气条件SN10-35I/1000-1000型断路器数据数据结论1合格2合格3合格4合格5合格高压隔离开关(QS)的功能主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备的安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。根据我国生产的高压户内隔离开关型式，初步选用GN5-35G/600-72户内型隔离开关来进行校验。如表7.5所示，根据校验结果，所选GN5-35G/600-72户内表7.5高压隔离开关的选择校验表序号装设地点电气条件GN5-35G/600-72户内型隔离开关数据数据结论1合格2J合格3Y合格4合格电压互感器是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈，铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ,根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的根据我国生产的电压互感器型式，初步选用JDJJ-35型单相油浸式电压互感器来进行校验。如表6.6所示，根据校验结果，所选JDJJ-35型单相油浸式电压表7.6电压互感器的选择校验表序号装设地点电气条件JDJJ-35型单相油浸式电压互感器数据数据结论1合格电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。由于35KV侧的最高正常工作电流I₃o=122.45A,初步选用LMCQ-35型电流互感器来进行校验。如表7.7所示，根据校验结果，所选LMCQ-35型电流互感器满表7.7电流互感器的选择校验表序号装设地点电气条件LMCQ-35型电流互感器数据数据结论1合格2J合格3合格4na79.07KA².S2合格I30=S30/√3Un=3688.74/√3×10=212.97A由K-2点处的短路容量，初步选择少油户内类型的SN10-10I。查表可知该断路器的固有分闸时间为0.06s,该断路器的热稳定电流为16(4s)/KA,取保护动作时间为0.6s。短路发热的假想时间为：tma=tx+0.05=0.06表7.8高压断路器SN10-10I的选择校验表序号装设地点的电气条件数据数据结论1UU合格2合格3I合格4合格5合格所以10kv侧的断路器选择少油户内类型的SN10-10I。选择10KV处的隔离开关时，由于10KV侧的正常工作电流I₃o=212.97A,初步选择的隔离开关型号为：GN6-10T/400。该型号的隔离开关的热稳定电流为序号装设地点的电气条件GN6-10T/400数据数据结论1U合格2合格3合格4合格所以10kv侧的高压隔离开关选择户内类型的GN6-10T/400。序号装设地点的电气条件JDZJ-10型电压互感器数据数据结论1合格所以10kv侧的电压互感器选择JDZJ-10型号的电压互感器。由线路的额定电压为10KV,初步选电流互感器为LQJ-10型号的。查表可知，动稳定倍数为160,1s热稳定倍数为75。所以：imax=160×300=48kAI₁²t=(75×300A)²×1S=506kA²·S序号装设地点的电气条件LQJ-10-400/5数据数据结论1Ux合格2合格3合格4合格所以10kv侧的电流互感器选择LQJ-10-400/5型号的电流互感器。7.3.9高压熔断器的选择在工厂供电系统中，室内广泛采用RN1、RN2型高压管式熔断器，室外则广泛采用RW4-10、RW10-10(F)等高压跌开式熔断器和RW10-35等高压限流熔断器。由于熔断器和电压互感器相连，并安装在高压开关柜里，于是选择RN2系列室内熔断器。所以最终决定在35kV处选择RN2-35室内高压管式熔断器，在10kV电压互感器附近选择RN2-10室内高压管式熔断器。7.3.10高压开关柜的选择本次设计中35kV侧的高压开关柜选取KYN12-35型，主要电气设备安装在手车上，高压断路器、隔离开关等需要检修时，拉出手车，修好后推入手车即可恢同理可得，10kV侧需要的高压开关柜型号为KYN28-12型。表7.12主要电气设备汇总安装地点设备型号规格高压断路器高压隔离开关电流互感器电压互感器高压开关柜高压熔断器35KV侧510KV侧LQJ-10-7.4低压一次设备的选择和校验低压一次设备。是指供电系统中1000V(或略高)及以下的电气设备。低压一次设备的选择与高压一次设备的选择一样，必须满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。低压一次设备的选择校验项目电气设备名称电压/kv电流/A断流能力/KA或MVA短路电流校验动稳定度热稳定度低压断路器√√√低压熔断器√√√一一低压隔离开关√√一电流互感器√√一√√电压互感器√一一—一表7.13低压一次设备的选择和校验装设地点电气条件断路器隔离开关NH3-400电流互感器电压互感器J结论合格合格合格合格第八章主要设备继电保护设计8.1概述按GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：(1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；(2)绕组的匝间短路；(3)外部相间短路引过的过电流；(4)中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；(5)过负荷；(6)油面降低；(7)变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV·A及以上的油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护(又称气体继电保护)。容量在400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时(通称“轻瓦斯”),动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时(通称“重瓦斯”),一般均对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧(1)对于双线圈变压器，装于主电源侧各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。(3)对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。(4)除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。(5)保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压(6)对某些稀有的故障类型(例如110KV及其以上电力网的三相短路)允许保护装置无选择性动作。8.2变压器继电保护的整定计算YR速断跳闸信号QF1KSES21>KT2QF2电流速断保护过流跳闸信号过负荷保护KA3KA4KAI图8.1主变压器继电保护原理图(1)电流整定：取可靠系数Kel=1.3,接线系数K=1,电流互感器变比K;=200÷5=40,(2)保护动作时间整定：过电流保护动作时间的整定计算公式：ti>t₂+△t式中ti在变压器低压母线发生三相短路时高压侧继电保护的动作时间t₂变压器低压侧保护在低压母线发生三相短路时最长的一个动作时间；△t前后两级保护装置的时间差，对定时限过电流保护，可取0.5s,对反时限过电流保护，可取0.7s;△t由供电部门提供的技术要求，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3S,本设计中取0.7S。(3)灵敏度效验：(1)电流整定：电压互感器变比K,=35÷10.5=3.333。(2)灵敏度效验：(1)电流整定：500/(√3×35)=41.24A,lp=1.3×linr/K;=1.3×41.24/10=5.36A8.2.4瓦斯保护瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按GB50062—92规定，800KV·A及以上的一般油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路(通过中间继电器),同时发出音响和灯光信号(通过信号继电器),这称之为“重瓦斯动作”。由于课本未给出瓦斯保护校验，此处瓦斯保护的校验与整定过程省略，在实际操作中将瓦斯继电器安装在油浸式变压器上即可。35kV35kVYRQF1~A~A轻瓦斯信号王xBKS4KGQF2Nb图8.2主变压器瓦斯保护原理图8.335KV线路继电保护的整定计算对于35～66kV得单电源供电线路可采用一段电流速断保护作为主保护，并应以带时限过电流保护做后备保护。图8.335KV线路继电保护原理图电流速断保护的整定计算：电流速断保护动作电流(速断电流)的整定计算公式：Igb速断电流折算到一次电路的值。过电流保护动作电流的整计算定公式：K取1.4,K;取80。Kw此处取1,两相两继电器式。K为返回系数取0.8。式中ti在变压器低压母线发生三相短路时高压侧继电保护的动作时间tz变压器低压侧保护在低压母线发生三相短路时最长的一个动作时间；△t前后两级保护装置的时间差，对定时限过电流保护，可取0.5s,对反时限过电流保护，可取过电流保护的灵敏系数的校验公式：S,=Kw·lkmin/K₁·Ip=6.8>1.图8.410KV线路继电保护原理图第九章厂区10KV配电系统设计由于该系统的车间变电所均只装设一台变压器，故只能有一条进线，所以10KV配电系统主接线方案只有一种，具体实施方案如下：(1)根据总降压变电所的设计可知，总降压变电所的10KV母线采用的是单母线(2)根据车间变电所的设计可知，各车间变电所均采用一(3)加压站和设备处仓库为10KV专供负荷，无需经过车间变电所变(4)10KV母线上的10KV配电线为各车间的进线，并装设断路器和隔离开关；以免单相接地故障引发为两相接地短路，造成停电事故。第十章配电装置设计10.1配电所的任务变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配点的任务。配电所担负着在工厂中占有特殊重要的地位。10.2高压配电所的设计原则及要求高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重地选用亲布置新设备、新配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的接线方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组成，用来接受和分配电能。配电装置按照电气装设地