某冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计 毕业设计(论文).doc

毕 业 论 文 （ 设 计 ） 中文题目：某冷镦车间低压配电系统及车间变电所设计 英文题目：a cold heading plant low voltage distribution systems and workshop substation design 姓 名 学 号 专业班级 指导教师 提交日期 教务处制 惠州学院 huizhou university i 摘 要 本文根据安全、可靠、经济、实用的设计原则，对某冷镦车间低压配电系 统及车间变电所进行了设计。在对任务书的设计要求分析后，论文由以下几部 分组成：电路的负荷计算和无功功率的补偿；变电所位置和型式的选择；变电 所主变压器的选择，主接线方案的设计与短路电流计算；变电所一次设备与进 出线的选择、校验；变电所二次回路的选择及继电保护的整定；防雷保护和接 地装置设计；主接线图等。基于厂区车间布局，在合理的经济预算下，提高供 电系统的功率因素，减少电能损失，减低成本，使其发挥更多的经济效益是本 设计的目的。 关键词 负荷计算 短路电流 继电保护 防雷设置 ii 目 录 第一章 概 述 .1 1.1 前言 1 1.2 设计任务 1 第二章 负荷计算和无功功率补偿 .5 2.1 车间的负荷计算 5 2.2 无功功率补偿 7 第三章 变电所位置和型式的选择 .9 3.1 变电所的位置选择原则 9 3.2 车间变电所型式的选择 9 第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择 .11 4.1 总降压变电所主变压器台数、容量和型式的确定 11 4.2 变电所主接线方案的设计 12 第五章 短路电流的计算 .15 5.1 短路计算 15 5.2 三相短路时的短路电流和容量的计算 16 第六章 变电所一次设备的选择校验 .18 6.1 10kv 侧一次设备的选择 .18 6.2 一次设备的校验 18 第七章 变电所进出线的选择与校验 .21 7.1 高低压进出线 21 7.2 变配电所进出线方式的选择 21 7.3 变配电所进出线导线和电缆型式的选择 21 第八章 变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定 .26 8.1 变电所二次回路方案的选择 .26 8.2 继电保护 28 第九章 变电所的防雷保护与接地装置的设计 .33 9.1 防雷保护 33 9.2 接地装置 .33 总 结 .35 致 谢 .36 参考文献 .37 英文摘要 .38 附 录 .39 附录一：外文资料翻译 .39 附录二： 车间平面布置图 .46 附录三：电气主接线图 .47 1 第一章 概述 1.1 前言 电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转 换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送与分配既简单、 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。但随着工业化过程的加快， 对电能的需求量也急剧增加，合理、正确地利用电能是能源工作的重中之重， 而设计出符合要求的变电所是实现这一目标的前提。 本设计根据工厂供电设计的如下原则设计： （1） 工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和设计规范，执行 国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属和保护环境 等技术经济政策。 （2） 工厂供电设计应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量 合格、技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家标准的效率 高、能耗低、性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电 气产品。 （3） 工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照符合性质、用电 容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。 （4） 工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期 建设和远期发展的关系，做到远、近结合，以近期为主，适当考 虑扩建可能性。 本文分为九章。首先概要地介绍本设计的主要内容，接着系统地讲述冷镦 车间的电力负荷计算和无功功率补偿，变电所位置和形式的选择，变电所主变 压器台数、容量与类型的选择，变电所主接线方案的设计，短路电流的计算， 变电所一次设备的选择校验，变电所进出线的选择与校验，变电所二次回路方 案的选择和继电保护的整定，变电所的防雷保护与接地装置的设计。 1.2 设计任务 作为设计依据的原始资料有： 1.车间平面布置图（见附录二） 2.车间生产任务及产品规格 2 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 m3m18。 3.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 kw 1 冷镦机 z47-12 16 31 496 26 铣口机（自制） 1 7 7 2 冷镦机 gb-3 1 55 55 27 铣口机（自制） 1 5.5 5.5 3 冷镦机 a164 1 28 28 28 车床 c336 1 3 3 4 冷镦机 a124 1 28 28 29 车床 1336m 1 4.5 4.5 5 冷镦机 a123 2 20 40 30 台钻 7 0.6 4.2 6 冷镦机 a163 1 20 20 31 清洗机（自制） 4 10 40 7 冷镦机 a169 1 10 10 32 包装机（自制） 3 4.5 13.5 8 冷镦机 z47-6 7 15 105 33 涂油槽（自制） 1 - - 9 冷镦机 82ba 1 11 11 34 车床 c620-1 1 7 7 10 冷镦机 a121 2 4.7 9.4 35 车床 c620-1m 1 7 7 11 冷镦机 a120 2 3 6 36 车床 c620 1 7 7 12 切边机 a233 2 20 40 37 车床 c618k 1 7 7 13 切边机 a232 1 14 14 38 铣床 x62w 1 7.5 7.5 14 压力机 60t 1 10 10 39 平面磨床 m7230 1 7.62 7.62 15 压力机 40t 1 7 7 40 牛头刨床 1 3 3 16 切边机 a231 4 7 28 41 立钻 1 1.5 1.5 17 切边机 a230 1 4.5 4.5 42 砂轮机 6 0.6 3.6 18 切边机（自制） 1 3 3 43 钳工台 4 - - 19 搓丝机 gwb16 2 10 20 44 划线台 1 - - 20 搓丝机 1 14 14 45 桥式吊车 5t 2 18.7 37.4 21 搓丝机 a253 1 7 7 46 梁式吊车 1 8.2 8.2 22 搓丝机 a253 4 7 28 47 电葫芦 1.5t 1 2.8 2.8 23 双搓机 1 11 11 48 电葫芦 1.5t 1 1.1 1.1 24 搓丝机 gwb65 2 5.5 11 49 叉车 0.5t 2 - - 25 搓丝机 z25-4 1 3 3 50 叉车 0.5t 1 - - 合计 4.车间变电所的供电范围 （1）本车间变电所设在冷镦车间东北角，除为冷镦车间供电外，尚须为工具、 机修车间供电。 （2）工具车间要求车间变电所低压侧提供四路电源。 （3）机修车间要求车间变电所低压侧提供一路电源。 （4）工具、机修车间负荷计算表，如表 1-1 所示。 3 表 1-1 工具、机修车间负荷计算表 计算负荷序 号 车间名 称 供电回路代 号 设备容 量 kw (kw)30p(kvar30q ) (kva)30s(a)30i no.1 供电回 路 47 14.1 16.5 no.2 供电回 路 56 16.8 19.7 no.3 供电回 路 42 12.6 14.7 1 工具车 间 no.4 供电回 路 35 10.5 12.3 小计 180 54 63.2 2 机修车 间 no.5 供电回 路 150 37.5 43.9 5.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。 6.供电电源条件 （1）车间变电所从本厂 35/10kv 总降压变电所用架空线路引进 10kv 电源， 如图所示，电缆线路长 200m。 图 1-1 引入车间变电所的线路 (2)工厂总降压变电所 10kv 母线上的短路容量 300mva 计。 (3)工厂总降压变电所 10kv 配电出线定时限过电流保护的整定时间 stop5.1 mvas30)(k 1.5s mlk08.2 10/0.4kv 4 (4)要求车间变电所最大负荷时功率因素不得低于 0.9。 (5)要求在车间变电所 10kv 侧进行电能计量。 7.车间自然条件 （1）气象条件 气象条件包括： 车间内最热月的平均温度为 30； 地中最热月的平均温度为 25； 土壤冻结深度为 1.10m; 车间环境，属正常干燥环境。 （2）地质水文资料 车间原址为耕地，地势平坦。地层以砂粘土为主，地 下水位为 2.85.3m。 5 第二章 负荷计算和无功功率补偿 2.1 车间的负荷计算 1.车间设备组 1 负荷计算见表 2-1： 表 2-1 冷镦车间设备组 1的负荷计算表 计算负荷 设 备 代 号 设备名称型 号 台 数 单 台 容 量 kw 总 容 量 kw 需 要 系 数 kd costan/30pkw /kvqar /30sakv/a30i 1 冷镦机 z47- 12 16 31 496 0.2 0.5 1.73 99.2 171 198 302 2 冷镦机 gb-3 1 55 55 0.2 0.5 1.73 11 19 22 33 3 冷镦机 a164 1 28 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 4 冷镦机 a124 1 28 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 5 冷镦机 a123 2 20 40 0.2 0.5 1.73 8 13.8 16 24.3 6 冷镦机 a163 1 20 20 0.2 0.5 1.73 4 6.9 8 12.2 7 冷镦机 a169 1 10 10 0.2 0.5 1.73 2 3.45 4 6.1 8 冷镦机 z47-6 7 15 105 0.2 0.5 1.73 21 36.3 42 63.8 9 冷镦机 82ba 1 11 11 0.2 0.5 1.73 2.2 3.8 4.4 6.7 10 冷镦机 a121 2 4.7 9.4 0.2 0.5 1.73 1.84 3.18 3.68 5.6 11 冷镦机 a120 2 3 6 0.2 0.5 1.73 1.2 2.1 2.4 3.7 12 切边机 a233 2 20 40 0.2 0.5 1.73 8 13.8 16 24.3 13 切边机 a232 1 14 14 0.2 0.5 1.73 2.8 4.8 5.6 8.5 14 压力机 60t 1 10 10 0.2 0.5 1.73 2 3.45 4 6.1 15 压力机 40t 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 16 切边机 a231 4 7 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 17 切边机 a230 1 4.5 4.5 0.2 0.5 1.73 0.9 1.56 1.8 2.75 18 切边机（自 制） 1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 19 搓丝机 gwb16 2 10 20 0.2 0.5 1.73 4 6.9 8 12.2 20 搓丝机 1 14 14 0.2 0.5 1.73 2.8 4.85 5.6 8.56 21 搓丝机 a253 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 22 搓丝机 a253 4 7 28 0.2 0.5 1.73 5.6 9.7 11.2 17 23 双搓机 1 11 11 0.2 0.5 1.73 2.2 3.8 4.4 6.7 24 搓丝机 gwb65 2 5.5 11 0.2 0.5 1.73 2.2 3.8 4.4 6.7 25 搓丝机 z25-4 1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 26 铣口机（自 制） 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 27 铣口机（自 制） 1 5.5 5.5 0.2 0.5 1.73 1.1 1.9 2.2 3.3 28 车床 c336 1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 29 车床 1336m 1 4.5 4.5 0.2 0.5 1.73 0.9 1.56 1.8 2.75 30 台钻 7 0.6 4.2 0.2 0.5 1.73 0.84 1.45 1.68 2.57 31 清洗机（自 4 10 40 0.2 0.5 1.73 8 13.8 16 24.3 6 制） 32 包装机（自 制） 3 4.5 13.5 0.2 0.5 1.73 2.7 4.67 5.4 8.25 33 涂油槽 1 - - - - - 34 车床 c620-1 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 35 车床 c620-1m 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 36 车床 c620 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 37 车床 c618k 1 7 7 0.2 0.5 1.73 1.4 2.4 2.8 4.3 38 铣床 x62w 1 7.5 7.5 0.2 0.5 1.73 1.5 2.6 3 4.6 39 平面磨床 m7230 1 7.6 2 7.62 0.2 0.5 1.73 1.6 2.7 3.2 4.8 40 牛头刨床 1 3 3 0.2 0.5 1.73 0.6 1.03 1.2 1.8 41 立钻 1 1.5 1.5 0.2 0.5 1.73 0.3 0.56 0.6 0.9 42 砂轮机 6 0.6 3.6 0.2 0.5 1.73 0.72 1.25 1.44 2.2 43 钳工台 4 - - - - - 44 划线台 1 - - - - - 47 电葫芦 1.5t 1 2.8 2.8 0.2 0.5 1.73 0.56 0.97 1.12 1.7 48 电葫芦 1.5t 1 1.1 1.1 0.2 0.5 1.73 0.22 0.38 0.44 0.67 49 叉车 0.5t 2 - - - - - 50 叉车 0.5t 1 - - - - - 合计 1341.7 0.2 0.5 1.73 268 464.3 536.7 815.4 2.车间设备组 2 负荷计算见表 2-2： 表 2-2 冷镦车间设备组 2的负荷计算表 计算负荷 设 备 代 号 台 数 单台 容量 kw 总 容 量 kw 需 要 系 数 kd costan /30p kw /q kvar /30sakv/i a 45 桥式吊车 2 18.7 37.4 0.15 0.5 1.73 5.61 9.7 11.2 17.1 46 梁式吊车 1 8.2 8.2 0.15 0.5 1.73 1.23 2.1 2.5 3.7 小计 45.6 0.15 0.5 1.73 6.84 11.8 13.7 20.8 3.工具、机修车间负荷计算见表 2-3： 表 2-3 工具、机修车间的负荷统计表 计算负荷序 号 车间名称 供电回路代号 设备容 量 kw (kw)30p(kvar30q ) (kva)30s(a)30i no.1 供电回路 47 14.1 16.5 21.7 32.9 no.2 供电回路 56 16.8 19.7 25.9 39.4 no.3 供电回路 42 12.6 14.7 19.4 29.5 1 工具车间 no.4 供电回路 35 10.5 12.3 16.2 24.6 2 机修车间 no.5 供电回路 150 37.5 43.9 57.7 87.7 小计 330 91.5 107.1 140.9 214.1 7 4.车间设备总负荷统计见表 2-4： 表 2-4冷镦车间总的负荷统计表 计算负荷用电单位 名称 设 备 容 量 需要系 数 costan 30p (kw) 30q (kvar) 30s (kva) (a)30i 设备组 1341.7 0.2 0.5 1.73 268.3 464.3 536.7 815.4 设备组 45.6 0.15 0.5 1.73 6.84 11.83 13.68 20.8 工具车间 180 54 63.2 83.2 126.4 机修车间 150 37.5 43.9 57.7 87.7 1717.3 366.64 583.23 691.28 1050.3总计 取 =0.90 =0.95pkq330.0 554.0 644.8 979.7 2.2 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： kvas8.64)530(2)1(30 因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为了 1000 kva。这时变电所低 压侧的功率因数为： 0.9904cos)1(30)( p 4.车间变电所负荷计算 见表 2-5： 表 2-5车间变电所负荷计算表 计算负荷 序 号 车间名称 需要系数 设备容量 kw (kw)30p(kvar)30q(kva)30s(a)30i 1 设备组 1 0.2 1341.72 268.3 464.3 1753 2678 2 设备组 2 0.15 45.6 6.84 11.83 13.7 20.87 3 工具车间 180 54 63.2 83.13 126.97 4 机修车间 150 37.5 43.9 57.73 88.18 总计 1717.32 330 554 644.8 979.7 380v 侧补偿前负荷 330 554 644.8 979.7 380v 侧无功补偿容量 417 380v 侧补偿后负荷 330 137 357 543 变压器功率损耗 5.4 21.4 10kv 侧负荷总计 335.4 158.4 371 21.4 9 第三章 变电所位置和型式的选择 3.1 变电所的位置选择原则 1.选择工厂变、配电所的所址 应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定： 接近负荷中心。 进出线方便。 接近电源侧。 设备吊装和运输方便。 不应设在有剧烈振动的或高温的场所。 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不应设在污染源 的下风侧。 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，不宜与上述场所相 贴邻。 不应设在有爆炸危险环境的建筑物的正上方或正下方，且不宜设在有火 灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾环境的建筑物毗邻时，应符 合现行国家标准 gb 500581992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的 规定。 （9）不应设在地势低洼和可能积水的场所。 （10）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 车间变电所型式的选择 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。 负荷较大的车间，宜设附设式或半露天式变电所。 10 负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，宜设车间内变电所或组合式成套变电 站。 负荷小而分散的工厂车间及生活区，或需远离有易燃易爆危险环境及有腐 蚀性车间时，宜设独立变电所。如果屋外环境正常，亦可设露天变电所，有条 件亦可设户外箱式变电站。 工厂的生活区，当变压器容量在 315kva 及以下时，宜设杆上式变电台或高 台式变电所。 由于屋内式优点众多，本设计采用屋内式。 11 第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择 4.1 总降压变电所主变压器台数、容量和型式的确定 1.主变压器台数的选择 主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件 之一时，宜装设两台及以上主变压器： （1）有大量一级或二级负荷。 （2）季节性负荷变化较大，适用经济运行方式。 （3）集中负荷较大，例如大于 1250kva 时。 其他情况宜装设一台主变压器。其容量可根据计算负荷决定。 对一、二级负荷较大的车间，采用两回独立进线，设置两台变压器，其容 量确定和总降压变电所相同。当负荷分散时，可设置两个各有一台变压器的变 电所。车间变电所中，单台变压器容量不宜超过 1000kva。 根据本设计属三级负荷，选择一台变压器。 2.主变压器容量的选择 （1） 装有一台主变压器的变电所主变压器容量 应不小于总的计算负.nts 荷 ，30s 即： .30nts （2） 装有两台主变压器的变电所，每台主变压器容量 不应小于总的.nts 计算负荷的 60%70%，即 ，同时每台主变压器容量 不. 30(6.7)nts .nt 应小于全部一、二级负荷的计算之和，即 。.()nti 由于只需一台变压器， ，经计算： kva130 3.主变压器型式的选择 （1）一般正常环境的变电所，可选用油浸式变压器，且应优先选用 s9、s11 等系列变压器。 12 （2）在多尘或有腐朽性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用 s9- m、s11-mr 等系列全密封式变压器。 （3）多层或高层建筑内的变电所，宜选用 sc9 等系列环氧树脂浇注式变压 器或 充气型变压器。6sf （4）多雷地区及土壤电阻率较高的山区，宜选用防雷型变压器。 车间原址为耕地，地势平坦。地层以砂粘土为主，地下水位为 2.85.3m。可知为一般正常环境的变电所，因此选用 s9 系列的变压器。 4.主变压器联结组别的选择 （1） 三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不超过其低压绕组额定电流 的 25%、且供电系统谐波干扰不甚严重时，三相配电变压器的联结组可选用 yyn0. （2)当由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压组额定电流 25%时， 或供电系统中存在较大的谐波源、高次谐波电流比较突出时，三相配电变压器 的联结组宜选用 dyn11。 因此，选用 yyn0 联结组。 综上所述，变压器选择 s9400/10（6），变压器参数见表 4-1： 表 4-1 变压器参数表 额定电压/kv 损耗/w额定容 量 kva 一次 二次 联结组 标号 空载 负载 空载电 流 阻抗电 压 价 格 /元 400 10 0.4 yyn0 800 4300 1.0 4 39660 4.2 变电所主接线方案的设计 变电所的主结线，应根据变配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，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。 1.装设一台主变压器 型号采用 s9 型，而容量根据 ，选 =400kva371 kva，即选用.30nts.nts 一台 s9-400/10 型低损耗配电变压器。如图 4-1 所示。 2.装设两台主变压器 型号采用 s9 型，而每台变压器容量按下面公式选择。即 13 （0.60.7） 371kva=（222.6259.7）kva.nts =0.30()i 选两台 s9-315/10 变压器。如图 4-2 所示。 按上面两种主变压器的方案可设计两种主结线图: 图 4-1 装设一台主变的变电所主接线方案（附高压柜列图） 10/49s 14 图 4-2 装设一台主变的变电所主接线方案（附高压柜列图） 3.两种主结线方案的比较见表 4-2： 表 4-2 两种主接线方案的比较 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 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 技 术 指 标 扩建适应性 稍差一些 更好一些 电力变压器的 综合投资额 查表得 s9400/10 单价 为 3.966 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 万元93.76.2 查表得 s315/10 单价为 3.092 万元，因此两台综合投资为 =12.368 万元，比一台09.34 主变方案多投资 4.436 万 高压开关柜的 综合比较 查表得 gg1a（f）型柜 按每台 4 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=24 万元5.1 本方案采用 6 台 gg1a（f）柜， 其综合投资约为 61.54=36 万 元，比一台主变的方案多投资 12 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 3.7526 万元 主变和高压开关柜的折旧费和维 修管理费每年为 5.6805 万元，比 1 台主变压器的方案多耗 1.9279 万元 经 济 指 标 交供电部门一 次性供电贴费 按 900 元/kva 计，贴费为 万元=36 万元09.4 贴费为 23150.09 万元=56.7 万元，和一台主变压器相同 10/359s10/359s 15 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。 第五章 短路电流的计算 5.1 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 =100 mva,u =10.5 kv, u =0.4 kvdd12d 确定基准值电流： kamvidd .50311 usd 3.14.22 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 由表查得 , 因此 = =0.3333amvsoc301xmva30 电缆线路的电抗标幺值 有前面可得 , 因此 )/(8.0kmx 16 015.)k5.10(2.)/(08. 221*2 vammkusxdl 电力变压器的电抗标幺值 查表得 , x =x = =12.55%k3)()(ntdsk4015k4013 绘短路等效电路图如图 5-1 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 .7.9.k2图 图 5-1 短路等效图 5.2 三相短路时的短路电流和容量的计算 对于 点：1k 1.计算短路回路总阻抗标幺值 348.015.3.0*21*1 xk 2.计算 点所在电压级的基准电流1 kausidd .322 3.计算 短路电流各值1k 三相短路电流周期分量有效值： kxik805.134.51d31 ）（ 又 aiii .)(1)3()3( 高压电路短路冲击电流： kviiksh 30.485.2.5.2)3(1)3( 高压电路短路冲击电流有效值： aiish 61)3(1)3( 三相短路容量： 51230152301 17 mvaxskd356.2874.01*)3(k1 对于 点：2k 1.计算短路回路总阻抗标幺值 84.12534.0*1*2 k 2.计算 点所在电压级的基准电流2 kaid.42 3.计算 短路电流各值k kaxik231.84.12d32 ）（ iii .)3(2)3( )3( kviksh 65.203.)(2)( aii 41.09.133 mxskd784.*2 计算结果列表 5-2： 表 5-2 短路计算结果 短路计算点 三相短路电流（ka） 短路计算点 )3(kishi)3()3(shi电压（kv） 三相短路容量 (mva)ks1 15.805 40.303 23.866 10.5 287.3562 11.231 20.665 12.242 0.4 7.783 18 第六章 变电所一次设备的选择校验 6.1 10kv 侧一次设备的选择 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102kyn102j351jyn 柜，如 , 型开关柜。g)(fa 本设计属三级负荷，选 型开关柜。)(g （2）选择开关柜回路方案号 本设计是架空线进线，因此选择回路方案号 07。 2.计量柜选择 选 型，方案号 03。)(1jag 6.2 一次设备的校验 1.10kv 侧一次设备的校验 装设地点条件见表 6-1： 19 表 6-1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 参数 nuni)3(ki)3(shiimakti2)3(装设地 点条件 数据 10kv 23.095a 15.805ka 40.303ka 474.616 (1)高压断路器的校验 按装设地点额定电压和额定电流选择断路器 sn10-10/630。 动稳定校验： ， ， ， 满足要求。kai80maxaish30.4shimax 热稳定校验： ， ， ，满519825.32ti 61.472tik imaktti2)3( 足要求。 断流能力校验： ， ， ，满足要求。kik0.)3(ioc.3)3(koci (2)高压隔离开关 按装设地点额定电压和额定电流选择，高压隔离开关选 经60/168tgn 校验，满足要求。 (3)高压熔断器 按装设地点额定电压和额定电流选择，高压熔断器选 rn1-10，经校验， 满足要求。 (4)户外隔离开关 按装设地点额定电压和额定电流选择，高压隔离开关选 经校验，5.40gw 满足要求。 (5) 电压互感器 按装设地点额定电压选择，电压互感器选择 jdzj-10 和 jdz-10，经校验 满足要求。 (6)电流互感器 按装设地点额定电压和额定电流选择，电压互感器选择 lqj-10，经校验 满足要求。 10kv 侧一次设备参数见表 6-2： 表 6-2 10kv侧一次设备参数表 主要技术参数电气设备名称 型号 （kv）nu（a）ni（ka）oci其它 高压断路器 sn10-1/630 10 1000 31.5 高压隔离开关 60/18tg10 600 高压熔断器 rn1-10 10 25 20 20 电流互感器 lqj-10 10 1005 电压互感器 jdj-10 10/0.1 电压互感器 jdzj-10 31.0/ 户外隔离开关 gw4-40.5 35 630 避雷器 fs4-10 10 柜外形尺寸 （长宽高） 1200mm1200mm3100mm 2 .380 侧一次设备的校验 表 6-3 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 参数 nu30i）（ 3ki）（ 3shiimakti23）（装设地 点条件 数据 380v 543a 11.231ka 20.665ka 95.8701. （1）低压断路器的校验 按装设地点额定电压和额定电流选择，低压断路器 dw15-1000/3 断流能 力校验： ， ， ，满足要求。kaik231.3）（ kioc40）（ 3koci 同理可得，经校验断路器 dz20-630/3、dz20-200/3 满足要求。 （2）电流互感器的校验 按装设地点额定电压和额定电流选择，电流互感器选择 lmzj1-0.5，经校 验满足要求。 380v 侧一次设备的参数见表 6-4： 表 6-4 380v侧一次设备的参数表 主要技术参数电气设备名称 型号 （v）nu（a）ni（kaoci ） 其它 低压断路器 dw15-600/3 电动 380 600 30 低压断路器 dz20-630/3 380 630a 30 低压断路器 dz20-200/3 380 200a 25 低压刀开关 hd13-600/30 380 600 电流互感器 lmzj1-0.5 500 600/5a 3.高低压母线的选择 按 88d364电力变压器室布置标准图集的规定，610kv 变电所高低压 lmy 型硬铝母线的尺寸，如表 6-5 所示。 21 表 6-5 10kv变电所高低压 lmy型硬铝母线的常用尺寸表（mm） 变压器容量 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 高压母线 404 相母线 404 505 606 806 808 1008 1201 0 2（10010 ） 2（12010 ） 低 压 母 线 中性母线 404 505 606 806 808 8010 必须注意，按上表选择的母线尺寸，一般均满足短路动稳定和热稳定要求， 因此不必再进行短路校验。但对于高压配电所及 35kv 或以上的变电所，则不能 采用此表的母线尺寸，而应按发热条件进行选择，并校验其短路稳定度。 因此，参照常用硬铝母线尺寸表，10kv 侧母线选 ，380v)40(3lmy 低压母线选 lmy-3(606)+404。 第七章 变电所进出线的选择与校验 7.1 高低压进出线 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。 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。 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 22 车间配电线路的设计中考虑。 7.2 变配电所进出线方式的选择 1.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。 2.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，本设计选择架空线进线。 7.3 变配电所进出线导线和电缆型式的选择 1.高压架空线 （1）一般采用铝绞线。 （2）当档距较大、电杆较高时，宜采用钢芯铝绞线。 （3）沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐蚀铝绞线。 2.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。 3.低压穿管绝缘导线 一般可采用铝芯绝缘线，但住宅建筑内及其他重要场所和要求供电可靠性 高的线路，均应采用铜芯绝缘线。 4.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。 23 （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。 （4）tn 系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。 5. 10kv 高压进线的选择和校验 采用 lj 型铝绞线架空敷设，接往 10kv 公用干线。 （1）按发热条件选择：由 ,及室外温度 30 ，查表初选 lj-ai095.23co 16，得 ，满足发热条件。307.98iaial （2）校验机械强度：查表得最小允许截面 ，因此改选 lj-35.2min35 由于，此线路很短，不需校验电压损耗。 6.由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 yjl2210000 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ai095.23co 为 的交联电缆，其 ，满足发热条件25mal （2）校验短路热稳定 223in 760.175.0185. mctiaia 电缆线改选缆芯为 。2m 7. 380v 低压出线的选择 馈电给冷镦车间的线路采用 vlv221000 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 ，由于一ai8360m1. co 条电缆不能满组该车间电流，所以采用三电缆向该车间供电，查表选 3 条截面 为 的电缆，其240m309571iial (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 24 23min 978.165.012. mctiaia min240a 所选电缆满足短路热稳定性。 因此冷镦车间采用 3 条 vlv2210003240+1120 的四芯电缆供电。 8.馈电给工具车间的线路采用四条 vlv221000 型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接 埋地敷设。 对于 no.1 供电回路： (1)按发热条件选择。 由 及地下 土壤温度为 25 ，查表初选 6 ，其ai9.320m1. co2m ，满足发热条件。8al (2)短路热稳定度校验。 求满足短路热稳定度的最小截面 223min 6978.165.012. mctiaia 所以前面所选 6 的缆芯截面小于 ，不满足短路热稳定度要求，因2mina 此改选缆芯 的聚氯乙烯电缆，即 vlv2210003150+1120 的四芯150 电缆。 对于 no.2no.4 供电回路，线路亦采用 vlv2210003150+1120 四 芯电缆。经检验满足条件。 9.馈电给机修车间的线路亦采用 vlv221000 聚氯乙烯绝缘铝心电缆直埋敷设。 (1)按发热条件选择。 由 及地下 土壤温度为 25 ，查表初选 120 ，其2307.8mi1. co 2m ，满足发热条件。21aal (2)短路热稳定度校验。 23min 978.165.012. mctiia 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mina 此选缆芯为 的聚氯乙烯电缆，即采用 vlv2210003150+1120 的250 四芯电缆。 25 10.做为备用电源的高压联络线的选择校验 采用 yjl2210000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与临近 单位变配电所的 10kv 母线相联。 (1)按发热条件选择 车间的总计算负荷容量为 645kva， ,最热月土壤平均温度为 25 ，因此初选缆akvkai 2.37)10/(64530 co 芯截面为 的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其 ，满足发热条件。2m309iaial (2)校验电压损耗 查表可得缆芯为 的铝芯电缆的 ，25mkmr/54.10 ，而总车间总计算负荷的 , ，线路长kx/12.0 kwp30var3q 度按 2km 计，因此 vkvkuqxprn 1510)2.(54)2.(30)( %.)15(% aluv 由此可见满足允许电压损耗 5%的要求。 (3)短路热稳定校验 2min 851.472.805.1mctiaia 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25mina 缆芯为 的电缆，即 yjl22100003240 交联电缆。240 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 7-1 所示 表 7-1 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 lj-35（架空） 主变引入电缆 yjl22100003185 交联电缆（直埋） 至冷镦车间 3vlv2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋） 至工具车间 no.1no.4 四回路供电 vlv2210003150+1120 四芯塑料电 缆（直埋） 380v 低 压出线 至机修车间 vlv2210003150+1120 四芯塑料电缆（直埋） 与临近单位 10kv 联络线 yjl22100003240 交联电缆（直埋） 26 第八章 变电所二次回路方案的选择和继电保护的整定 8.1 变电所二次回路方案的选择 1.高压断路器的操动机构控制与信号回路 断路器采用弹簧储能操作机构，其控制和信号回路如图 8-1 所示，可实现 一次重合闸。 27 图 8-1 断路器控制与信号回路 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。 3.变电所的测量和绝缘监察回路 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。如/0y 图 8-2。 28 图 8-2 电压测量和绝缘监视回路 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，高压进线上，亦装有电流表。 图 8-3 10kv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。低压并联电容器 组线路上，装有无功电度表