10kv-0.4kv降压变电所设计.doc

摘要 为保障工业生产安全进行 保证电能合理分配 输送 灵活改变运行方式 特进行本次设 计 本设计主要阐述了对机械厂总降压变电所的电气设计方案 在设计中进行了对工厂负荷的 统计计算 变电所位置与型式的选择 变电所主变压器及主接线方案的选择 短路电流的计算 变电所一次设备的选择校验 变电所进出线与邻近单位联络线的选择 降压变电所防雷与接地 装置的设计等 Abstract To protect the safety of industrial production to ensure reasonable distribution of electric energy transmission flexible operation mode changes Special for this design Elaborated on the design of the main mechanical plant a total step down substation electrical design Carried out in the design of the statistical calculation of the load on the plant substation location and type of choice substation main transformer and main line scheme of choice short circuit current calculation substation equipment selection of a check substation into the outlet and adjacent units of the contact line of choice step down substation lightning protection and grounding equipment design 关键词 工厂供电 变电所 无功功率补偿 变压器 短路电流计算 一次设备 避雷器 Keywords Power plants substations reactive pover compensation transformer short circuit current calculation a device surge arresters 前前言言 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 减轻工人的劳动强度 改善工人的劳动条件 有利于实现生产过程 自动化 从另一方面来说 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有色金属的消耗 量 由于学生知识掌握的深度和广度有限 本设计尚有不完善的地方 敬请老师 同学批评指 正 目目录录 摘要 1 关键词 2 前言 3 目录 4 设计任务及要求 5 一 设计题目 内蒙古第一机械总厂三分厂降压变电所的供电设计 5 三 设计依据 5 1 负荷计算和无功功率补偿 8 1 1 负荷计算的目的和方法 8 1 2 全厂负荷计算的过程 8 1 3 无功功率补偿 13 1 4 车间变压器低压到动力分电箱的干线的选择 14 2 变电所位置和形式选择及平剖面图 15 2 1 变电所位置和型式的选择 15 2 2 变电所主变压器容量选择 15 3 变电所主要结线方案的设计及电路图 17 3 1 第一节 变压器一次侧主接线 17 3 2 变压器二次侧主接线 17 4 短路电流的计算 19 4 1 短路及其原因 后果 19 4 2 高压电网短路电流的计算 19 5 变电所一次设备及进出线的选择与校验 22 5 1 第一节 高压开关柜选择 22 5 2 高压母线选择 23 5 3 低压出现柜选择 23 5 4 低压母线选择 24 5 5 低压出线电缆选择 24 6 变电所进出线的选择与检验 26 6 1 高压线路导线的选择 26 7 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定 28 7 1 二次回路方案选择 28 7 2 继电保护的整定 29 7 3 继电保护和绝缘监查 31 8 防雷保护和接地装置的设计 33 8 1 防雷保护 33 8 2 应当接地的部分 34 设计心得 37 参考文献 38 设计任务及要求设计任务及要求 一 设计题目一 设计题目 内蒙古第一机械总厂三分厂降压变电所的供电设计 二 设计要求 二 设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况 并适当考虑到 工厂生产的发展 按照安全可靠 技术先进 经济合理的要求 确定变电所的位置与型式 确 定变电所主变压器的台数与容量 类型 选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线 确定 二次回路方案 选择整定继电保护装置 确定防雷和接地装置 最后按要求写出设计说明书 绘出设计图样 三 设计依据三 设计依据 1 1 工厂总平面图 工厂总平面图 3 3 工厂负荷情况 工厂负荷情况 本厂多数车间为三班制 年最大负荷利用小时为 4600h 日最大负荷持续时间为 6h 该厂 除铸造车间 电镀车间和锅炉房属二级负荷处 其余均属三级负荷 本厂的负荷统计得到的全 厂负荷表见表 1 4 4 供电电源情况 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定 本厂可由附近一条 10kV 的公用电源干线 取得工作电源 该干线的走向参看工厂总平面图 该干线的导线牌号为 LGJ 150 导线为等三角 形排列 线距为 2m 干线首端距离本厂约 8km 干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500MV A 此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护 定时限过电流保护整定的动作 时间为 1 7s 为满足工厂二级负荷的要求 可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源 已 知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80km 电缆线路总长度为 25km 5 5 气象资料 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 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 天 6 6 地质水文资料 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 500m 地层以砂粘土为主 地下水位为 2m 7 7 电费制度 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议 在工厂变电所高压侧计量电能 设专用计量柜 按两部电 费制交纳电费 每月基本电费按主变压器容量计为 20 元 kV A 动力电费为 0 40 元 kW h 照明电费为 0 60 元 kW h 工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0 90 此外 电力用户需按 新装变压器容量计算 一次性地向供电部门交纳供电贴费 6 10kV 为 800 元 kV A 表 1 全厂负荷表 厂房名称负荷类别设备容量 kW需要系数功率因数 动力 3000 30 70 1 铸造车间 照明 60 81 0 动力 3500 30 65 2 锻压车间 照明 80 71 0 动力 4000 20 65 7 金工车间 照明 100 81 0 动力 3600 30 60 6 工具车间 照明 70 91 0 动力 2500 50 80 4 电镀车间 照明 50 81 0 动力 1500 60 80 3 热处理车间 照明 50 81 0 动力 1800 30 70 9 装配车间 照明 60 81 0 动力 1600 20 65 10 机修车间 照明 40 81 0 动力 500 70 80 8 锅炉房 照明 10 81 0 动力 200 40 80 5 仓库 照明 10 81 0 生活区照明 3500 70 9 1 负负荷荷计计算算和和无无功功功功率率补补偿偿 1 1 负荷计算的目的 和方法 一 负荷计算的内容和目的 1 求计算负荷 是选择确定建筑物报装容量 变压器容量的依据 2 求计算电流 是选择缆线和开关设备的依据 3 求有功计算负荷和无功计算负荷 是确定静电电容器容量的依据 二 负荷计算的方法 1 需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同时系数 直接求出计算负荷 用于设备数量 多 容量差别不大的工程计算 尤其适用于配 变电所和干线的负荷计算 2 利用系数法 采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷 再考虑设备台数和功率差 异的影响 乘以与有效台数有关的最大系数 得出计算负荷 适用于各种范围的负荷计算 但 计算过程稍繁 1 2 全厂负荷计算 的过程 本设计各车间计算负荷采用需要系数法需要系数法确定 主要计算公式有 有功计算负荷 kW dCC KPP 无功计算负荷 kvar tan CC PQ 视在计算负荷 kVA 22 CCC QPS 计算电流 A NCC USI3 单组用电设备计算负荷的计算公式 a 有功计算负荷 单位为 KW 为系数 30 P d K e P d K b 无功计算负荷 单位为 kvar tan 30 Q 30 P c 视在计算负荷 单位为 kvA 30 S cos 30 P d 计算电流 单位为 A 为用电设备的额定电压 单位为 KV 30 I N U S 3 30 N U 多组用电设备计算负荷的计算公式 a 有功计算负荷 单位为 KW 30 P ip PK 30 式中是所有设备组有功计算负荷之和 是有功负荷同时系数 可取 0 8 0 95 i P 30p K b 无功计算负荷 单位为 kvar 30 Q iq QK 30 式中是所有设备无功计算负荷之和 是无功负荷同时系数 可取 0 85 0 97 i Q 30q K c 视在计算负荷 单位为 kvA 30 S 2 30 2 30 QP d 计算电流 单位为 A 30 I N U S 3 30 各车间负荷统计计算 1 铸造车间 计算负荷 kWkWPP9450 8300 30P30 30130 单相三相 无功计算负荷 var 8 9102 1 90tan 30130 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 132 0 1 0 4 7 0 90 coscos S 3030 130 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 201 38 0 3 132 3 130 130 2 锻压车间 计算负荷 kWkWPP 6 11080 7350 30P30 30230 单相三相 无功计算负荷 var12317 1 105tan 30230 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 165 0 1 6 5 65 0 105 coscos S 3030 230 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 251 38 0 3 165 3 230 230 3 热处理车间 计算负荷 kWkWPP9450 8501 60P30 30330 单相三相 无功计算负荷 var 5 6775 0 90tan 30330 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 116 0 1 4 8 0 90 coscos S 3030 330 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 176 38 0 3 116 3 330 330 4 电镀车间 计算负荷 kWkWPP129412550 8502 50P30 30430 单相三相 无功计算负荷 var 8 9375 0 125tan 30430 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 160 0 1 4 8 0 125 coscos S 3030 430 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 244 38 0 3 160 3 430 430 5 仓库 计算负荷 kWkWPP8 88 0810 820 40P30 30530 单相三相 无功计算负荷 var675 0 8tan 30530 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 7 10 0 1 8 0 8 0 8 coscos S 3030 530 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 2 16 38 0 3 7 10 3 530 530 6 工具车间 计算负荷 kWkWkWPP 3 1143 610870 9360 30P30 30630 单相三相 无功计算负荷 var14433 1 108tan 30630 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 184 0 1 3 6 6 0 108 coscos S 3030 630 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 280 38 0 3 184 3 630 630 7 金工车间 计算负荷 kWkWkWPP88880100 8400 20P30 30730 单相三相 无功计算负荷 var 6 9317 1 80tan 30730 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 128 0 1 8 65 0 80 coscos S 3030 730 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 194 38 0 3 128 3 730 730 8 锅炉房 计算负荷 kWkWkWPP 8 358 03510 850 70P30 30830 单相三相 无功计算负荷 var 3 2675 0 35tan 30830 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 4 44 0 1 8 0 8 0 35 coscos S 3030 830 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 67 38 0 3 4 44 3 830 830 9 装配车间 计算负荷 kWkWkWPP 8 588 45460 8180 30P30 30930 单相三相 无功计算负荷 var 1 5502 1 54tan 30930 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 6 80 0 1 8 4 7 0 54 coscos S 3030 930 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 122 38 0 3 6 80 3 930 930 10 机修车间 计算负荷 kWkWkWPP2 352 33240 8160 20P30 301030 单相三相 无功计算负荷 var 4 3717 1 32tan 301030 kPQ 三相三相 视在计算负荷 KVA PP 4 51 0 1 2 3 65 0 32 coscos S 3030 1030 单相 单相 三相 三相 计算电流 A U S I N 78 38 0 3 4 51 3 1030 1030 11 生活区 计算负荷 kWkWKP d 2453500 7Pe 1130 无功计算负荷 var 6 11748 0 245tan 11 301130 kPQ 视在计算负荷 KVA P 272 9 0 245 cos S 11 30 1130 计算电流 A U S I N 413 38 0 3 272 3 1130 1130 2 1 4 总的计算负荷计算 a 总的计算负荷 30 PkWPK ip 1010 30 b 总的无功计算负荷 30 Qvar46 850 30 kQK iq c 总的视在计算负荷 30 SKVAQP05 1370 2 30 2 30 d 总的计算电流 30 IA U S N 1745 38 0 3 55 1301 3 30 具体车间计算负荷如下表 车间设备 容量 Pe kw 需要 系数 Kd 功率 因数 Cos 功率因数 角的正切 tan 有功计 算负荷 Pc kw 无功计 算负荷 Qc kvar 视在计 算负荷 Sc kVA 铸造动力 3000 30 71 02 9091 8128 57 锻压动力 3500 30 651 17 105122 76 161 54 金工动力 4000 20 651 17 8093 6129 85 工具动力 3600 30 61 33108143 64184 电镀动力 2500 50 80 7512593 75 156 25 热处理动力 1500 60 80 759067 5112 5 装配动力 1800 30 71 02 5455 09 77 14 机修动力 1600 20 651 17 3237 41 49 23 锅炉房动力 500 70 80 753526 2543 75 仓库动力 200 40 80 758610 铸造照明 60 8104 804 8 锻压照明 80 7105 605 6 金工照明 100 81010010 工具照明 70 910707 电镀照明 50 810404 热处理照明 50 810404 装配照明 60 8104 804 8 机修照明 40 8103 203 2 锅炉房照明 10 8100 800 8 仓库照明 10 8100 800 8 生活区照明 3500 70 90 48 245118 66 272 22 有功计算负荷 Pc kw无功计算负荷 Qc kw视在计算负荷 Sc kw 总计1010850 461370 05 同时系数 0 95 K959 5 807 9371301 55 功率因素 cos 0 766 表 1 1 表表 2 2 各车间负荷计算表各车间负荷计算表 从表中可知 有功计算负荷KWPP iC 1010 无功计算负荷var 850 46 KQQ iC 视在计算负荷1370 05 22 CCC QPSAKV 再乘以同时系数 0 95 0 97 p K q K 此时 KWKPP pCC 959 5 var807 937 kKQQ qCC AKVQPS CCC 1254 35 22 功率因素 0 9 所以要进行无功功率补偿 0 644 cos C C S P 1 3无功功率补偿 由于本设计中 cos 0 6440 92 满足要求0 985 175 46 1010 1010 cos 2222 2 CC C QP P 补偿后的负荷如下表 全厂负荷有功功率 Pc kw无功功率 Qc kvar视在计算负荷 Sc kVA 补偿前1010850461370 05 无功补偿 675 补偿后1010175 461025 13 补偿后功率因数 cos 0 985 表 1 2 补偿后的计算负荷 1 4车间变压器低压到动力分电箱的干线的选择 低压线路采用型四芯等截面铜芯聚录乙烯绝缘钢带铠装聚录乙烯护套电力电1 6 0 22 VV 缆 由设计要求可知在空气中敷设时环境平均温度为 33 度 在选择电缆时取整为 35 度 埋地 敷设时的环境平均温度为 25 度 在选择电缆是取 30 度 由上面计算的分干线电流和主干线电流 可以查表得到电缆的主芯线截面积和中性线截面 积 由此可以确定电缆型号 例如 例如 1 1 6 16 1 分干线 分干线 其计算电流为 查表可得的截面积为 4mm 时 AIC59 24 1 6 0 22 VV 其在空气温度为 35 度是载流量为 29A 24 59A 所以该分干线型号为 VV22 0 6 1 4 4 2 2 6 6 号主干线号主干线 其计算电流为 查表可得的截面积为 50mmAIC91 136 1 6 0 22 VV 时 其在埋地温度为 30 度是载流量为 155A 136 91A 所以该主干线型号为 VV22 0 6 1 4 50 2 变变电电所所位位置置和和形形式式选选择择及及平平剖剖面面图图 2 1变电所位置和型式的选择 变电所位置和型式的选择应遵循以下几点来选择 a 变电所的位置应尽量靠近负荷中心 b 变电所应选择在地势比较高处避免低洼积水 c 交通运输必须方便 便于设备运输 d 变电所周围必须无易燃易爆物品 e 变电所进出线则应无高大建筑物 f 建议本厂变电所应靠近 XX 车间为宜 由计算结果可知 工厂的负荷中心在 2 3 5 6 号车间之间 考虑到方便进出线 周边环 境及交通情况 决定在 5 号车间的西侧仅靠车间修建工厂变电所 其形式为附设式 由于本厂有二级重要负荷 考虑到对供电可靠性的要求 采用两路进线 一路经 10kV 公共 市电架空进线 一路引自邻厂高压联络线 变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定 根据 变电所位置和形式的选择规 定 及 GB50053 1994 的规定 结合本厂的实际情况 这里变电所采用单独设立方式 变电所主变压器台数的选择 变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择 当符合下列条件之一时 宜装设两台及 以上变压器 有大量一级或二级负荷 季节性负荷变化较大 集中负荷较大 结合本厂的情况 考虑到二级重要负荷的供电安全可靠 故选择两台主变压器 2 2变电所主变压器容量选择 每台变压器的容量应同时满足以下两个条件 N T S 1 任一台变压器单独运行时 宜满足 30 0 6 0 7 N T SS 2 任一台变压器单独运行时 应满足 即满足全部一 二级负荷需求 30 1 11 N T SS 代入数据可得 0 6 0 7 1010 606 707 N T S kV A 又考虑到本厂的气象资料 年平均气温为 所选变压器的实际容量 28oC 也满足使用要求 初步取 1000 考虑到安全 10 08 920 N TNT SSKVA 实N T S kV A 性和可靠性的问题 确定变压器为 S9 系列箱型干式变压器 型号 S9 1000 10 其主要技术 指标如下表所示 额定 电压 kV 损耗 kW短路阻抗 K U 变压 器 型号 额定 容量 kV A 高压低压 联 结 组型 号 空载负载 空载 电流 0 I S9 1000 10 10006 6 30 4Yyn01 7010 300 74 5 表 2 1 附 参考尺寸 mm 长 2280 宽 1560 高 2468 重量 kg 8960 轨距 mm 820 所以本设计中变电所位置和形式如下 1 位置 图 2 1 3 变变电电所所主主要要结结线线方方案案的的设设计计 及及电电路路图图 3 1第一节 变压器一次侧主接线 在前面选择变压器时选择 2 台主变压器 且本厂可由附近一条 10kV 的公用电源干线取得工 作电源 为满足工厂二级负荷的要求 可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源 所以采 用一用一备的运行方式 故变压器高压侧采用单母线接线 而低压侧采用单母线分段接线 该方案根据当地供电部门的要求 两路电源均设置电能计量柜 且设置在电源进线主开关 后 变电所采用直流操作电源 为监视工作电源和备用电源的电压 在母线上和备用进线断路 器之前均安装有电压互感器 当工作电源停电且备用电源电压正常时 先断开工作电源进线断 路器 然后接通备用电源进线断路器 由备用电源提供所有负荷 备用电源的投入方式可采用 手动投入 也可采用自动投入 进线柜和出线柜均采用电缆进线和电缆出线 开关柜是金属封闭开关设备的俗称 是按一定的电路方案将有关电器设备组装在一个封闭 的金属外壳内的成套配电装置 金属封闭开关设备分为三种类型 1 铠装式 2 间隔式 3 箱式 高压进线柜采用 KYN28A 12 金属铠装中置移开式开关柜 具体主结线详见附图一附图一 3 2 变压器二次侧主接线 低压出线柜采用 GCS 低压抽出式开关柜 采用 2 列低压柜 低压柜最前端为变压器 变压 器与低压柜之间通过矩形铜母线联接 在 2 个变压器低压母线之间设置联络柜 2 个低压母线之 间采用封闭式母线连接 在联络柜之后 2 个低压母线上分别设置无功补偿柜 无功补偿均采用 低压侧集中补偿的方法 该方案考虑到以后发展 方便扩充出线柜 具体为 2 个变压器的出线柜都采用 GCS 01E 方案 无功补偿柜采用 2 组 GCS 34A 主柜结 合 2 组 GCS 35C 辅柜来进行无功补偿 出线抽屉采用 GCS 11 方案 具体主结线详见下图 图 3 1 4 短短路路电电流流的的计计算算 4 1 短路及其原因 后果 短短路 路 指供电系统中不同电位的导电部分 各相导体 地线等 之间发生的低阻性短接 短路是电力系统最常见的一种故障 也是最严重的一种故障 主要原因 主要原因 电气设备载流部分的绝缘损坏 其次是人员误操作 鸟兽危害等 短路后果 短路后果 短路电流产生的热量 使导体温度急剧上升 会使绝缘损坏 短路电流产生的电动力 会使设备载流部分变形或损坏 短路会使系统电压骤降 影响系统其他设备的正常运行 严重的短路会影响系统的稳定性 短路还会造成停电 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等 4 2 高压电网短路电流 的计算 利用标幺值法标幺值法计算 由于采用 10KV 电压供电 故线路电流 92 38 103 1600 3 d d d U S I 由设计要求中可知 工厂使用干线的导线牌号为 LGJ 150 导线为等三角形排列 线距为 2m 干线首端距离本厂约 8km 干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500MV A 此断路器 配备有定时限过电流保护和电流速断保护 定时限过电流保护整定的动作时间为 1 7s 为满足 工厂二级负荷的要求 可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源 查表得 0 358 0 xkm 0 221 0 rkm 图 4 1 1 确定基准值 取 A100MV d S10 5kV 1 c UkVUc4 0 2 而 kA 5 50 5 103 100 3 1 1 kV AMV U S I c d d kA 34 441 4 03 100 3 2 2 kV AMV U S I c d d 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 电力系统 A500MV k S X1 100 500 0 2 k d S S 2 架空线路 0 358 km 0 X 2 60 5 10 100 8 358 0 22 2 02 kV AMV kmkm U S lxX d 3 电力变压器 7 50 800100 101006 100 3 43 AkV AkV SSUXX NTdk 3 在 k 1k 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 1 电源至短路点的总电抗标幺值 2 80 2 1 1 XXX k 2 三相短路电流周期分量有效值 kA 1 975 50 2 80 1 1 3 1 k d k X I I 3 其他三相短路电流 kAIII kkk 97 1 3 1 3 1 3 1 kA 5 0197 1 55 2 3 kAish kA 2 9797 151 1 3 kAIsh 4 三相短路容量 AMV 35 7480 2 100 1 3 1 AMVXSS kdk 总电抗 标幺值 三相短路电流 KA 短路计算点 X 3 k I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 三相短路 容量 Sk MV A K 1 点2 801 971 971 975 01 2 97 35 74 表 4 1 短路电流计算结果 5 变变电电所所一一次次设设备备 及及进进出出线线的的选选择择与与校校验验 5 1第一节 高压开关柜选择 本次设计采用 GZS1 12 KYN28A 12 中置式开关柜 其中的设备校验如下 1 1 真空断路器的校验 真空断路器的校验 真空断路器型号都采用选用 VS1 12 630 16 型断路器 由于电源进线的电流和变压器高压 侧的电流不同 应该分开校验 其检验过程如下表 电源引入高压断路器校验 安装地点的电气条件VS1 12 630 16 型断路器 序号 项目数据项目数据结论 1UN KV10UN QF KV12 合格 2Ic A92 38 IN QF A630 合格 3Ik 3 KA1 97 Ioc KA16 00 合格 4ish 3 KA5 01 imax KA40 00 合格 5I2t6 99 It2 t1024 00 合格 变压器一次侧高压断路器校验 安装地点的电气条件VS1 12 630 16 型断路器 序号 项目数据项目数据结论 1UN KV10UN QF KV 12合格 2Ic A46 19 IN QF A 630合格 3Ik 3 KA1 97 Ioc KA 16 00 合格 4ish 3 KA5 01 imax KA 40 00 合格 5I2t6 99 It2 t 1024 00 合格 表 5 1 变压器高压真空断路器校验 2 2 电流互感器校验电流互感器校验 虽然电流互感器在电源进线的电流和变压器高压侧的电流不同 但是只要满足最大电流条 件满足要求 就能保证小电流的电流互感器也能满足要求 所以校验电源进线的电流互感器 电流互感器型号选用 LZZB6 10 100 5 型互感器 其检验过程如下表 安装地点的电气条件LZZB6 10 100 5 型电流互感器 序号 项目数据项目数据结论 1UN KV10UN QF KV10 00 合格 2Ic A92 38 IN QF A100 00 合格 3ish 3 KA5 01 imax KA15 00 合格 4I2t2 42 It2 t38 30 合格 表 5 2 变压器一次侧电流互感器校验 3 接地开关 接地开关 选用 JN4 12 31 5 户内高压接地开关型 4 避雷器 避雷器 选用 HY5WS2 17 50 型避雷器 5 电压互感器 电压互感器 型号为 JDZX10 10 高压熔断器型号采用 XRNP 10 3 15 50 2 5 2 高压母线选择 高压母线选取 TMY 矩形铜母线 变压器一次侧母线电流 A 92 38 103 1600 3 d d d U S I 根据计算电流 选择母线的截面积 所以母线型号为 TMY 3 40 3 5 3 低压出现柜选择 出线柜的选择只要考虑干线电流即可 例如 例如 机加工干线 1 计算电流 查资料可知 GCS 11 C 抽屉 其最大电流为AIC97 30 100A 30 97A 满足要求 所以选用 GCS 11 C 抽屉 机加工车间出线柜方案如下表 干线编号 Ic 抽屉出线电缆 130 97GCS 11 C 0 6 1 4 4 22 VV 272 00GCS 11 C 0 6 1 4 16 22 VV 396 85GCS 11 C 0 6 1 4 25 22 VV 4108 39GCS 11 B 0 6 1 4 35 22 VV 5212 53GCS 11 A 0 6 1 4 95 22 VV 6136 91GCS 11 B 0 6 1 4 10 22 VV 786 27GCS 11 C 0 6 1 4 10 22 VV 8143 40GCS 11 B 0 6 1 4 50 22 VV 表 5 3 机加工车间出线柜方案 车间类别 Ic 抽屉电缆型号 铸造 195 35GCS 11 B 0 6 1 4 95 22 VV 锻压 245 44GCS 11 A 0 6 1 4 150 22 VV 工具 273 49GCS 11 A 0 6 1 4 150 22 VV 电镀 237 40GCS 11 A 0 6 1 4 120 22 VV 热处理 170 93GCS 11 B 0 6 1 4 70 22 VV 装配 117 21GCS 11 B 0 6 1 4 35 22 VV 机修 74 80GCS 11 C 0 6 1 4 16 22 VV 锅炉房 66 47GCS 11 C 0 6 1 4 16 22 VV 仓库 15 19GCS 11 C 0 6 1 4 4 22 VV 其他车间照明 73 12GCS 11 C 0 6 1 4 16 22 VV 生活区 1 82 72GCS 11 C 0 6 1 4 25 22 VV 生活区 2 330 89GCS 11 A 0 6 1 4 240 22 VV 表 5 5 其他出线柜方案 5 4 低压母线选择 低压母线选取 TMY 矩形铜母线 变压器二次侧母线电流 1154 73 4 03 800 kV AkV IC 根据计算电流 选择母线的截面积 中性线截面积选择只要其电流大于计算电流的一半即 可 查表 可以得到母线型号为 TMY 3 80 6 3 1 50 5 5 5低压出线电缆选择 出线电缆选用 0 6 1 型四芯等截面铜芯聚录乙烯绝缘钢带铠装聚录乙烯护套电 22 VV 22 VV 力电缆 前面算出干线电流 根据电流计算值选择截面积 例如铸造车间 例如铸造车间 其参数如下 有用计算负荷 kWPKP edC 903 0300 视在计算负荷 AkVPS CC 57 1287 0 90cos 计算电流 A kV AkV U S I N C C 35 195 4 03 57 128 3 PeKd cos PcQcScIc 3000 30 0 70 90 00 91 82 128 57 195 35 表 5 6 铸造车间参数 查表得 95截面的 VV 型电缆在埋地 30 度的载流量为 221A 2 mm 大于 195 35A 因此选择 0 6 1 4 95 型电缆 22 VV 详细见表表 9 9 和表和表 1010 6 变变电电所所进进出出线线的的选选择择与与检检验验 为了保证供电的安全 可靠 优质 经济 选择导线和电缆时应满足下列条件 发热条件 电压损耗条件 经济电流密度 机械强度 根据设计经验 一般 10KV 及以下的高压线路和低压动力线路 通常先按发热条件选择导线 和电缆截面 再校验其电压损耗和机械强度 对于低压照明线路 因对电压水平要求较高 通 常先按允许电压损耗进行选择 再校验其发热条件和机械强度 6 1 高压线路导线的选择 架空进线 LGJ 50 做引入线 高压主接线 高压侧计算电流所选导线的允许载流量 满足 30 73 21IA 高30 19373 21 al IAIA 发热条件 低压线路导线的选择 由于没有设单独的车间变电所 进入各个车间的导线接线采用系统 从变电所到各个车间 及宿舍区用埋地电缆供电 电缆采用 VV22 型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力 电缆 根据不同的车间负荷采用不同的截面 其中导线和电缆的截面选择满足条件 1 相线截面的选择以满足发热条件即 30al II 2 中性线 N 线 截面选择 这里采用的为一般三相四线 满足 0 0 5AA 3 保护线 PE 线 的截面选择 一 时 2 35Amm 0 5 PE AA 二 时 2 16Amm PE AA 三 时 22 1635mmAmm 2 16 PE Amm 4 保护中性线 PEN 的选择 取 N 线 与 PE 的最大截面 根据原始资料可以知道本厂年平均最高气温为 30 度 固选择个车间线形的时候根据 al I 来选择导线型号 30 I 结合计算负荷 可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为 电镀车间 BLX 120 280A 237 68A al I 铸造车间 BLX 70 206A 195 56A al I 锅炉房 BLX 16 79A 66 55A al I 锻压车间 BLX 150 226A 245 82A al I 金工车间 BLX 70 206A 187 3A al I 工具车间 BLX 120 280A 273 36A al I 热处理车间 BLX 70 206A 171 13A al I 装配车间 BLX 35 129A 117 33A al I 机修车间 BLX 185 800A 746 76 并联 Ial 746 76 2 373 38 al I 仓库 BLX 2 5 25A 13 45A al I 宿舍区 BLX 10 60 35 A al I 另外 送至各车间的照明线路采用 铜芯聚氯乙烯绝缘导线 BLV 型号 7 变变电电所所二二次次回回路路方方案案的的选选择择及及继继电电保保护护的的整整定定 7 1 二次回路方案选择 二次回路选择 二次回路操作电源有直流电源 交流电源之分 蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性 并且有爆炸危险 由整流装置供电的直流操作 电源安全性高 但是经济性差 考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化 投资大大减少 且工作可靠 维护方便 这 里采用交流操作电源 二次回路方案 二次回路图是电力系统安装 运行的重要图样资料 一般有 3 种 电路原理图 展开图和 安装接线图 而最常用的就是二次回路原理展开图 二次回路展开图有如下特点 1 查线方便 避免了展开图和安装图相互对照使用的麻烦 可一图多用 2 读图方便 容易掌握 3 分析问题快而准 该图不但能清楚地分析工作原理 而且把每个设备端子的来龙去脉 标示清楚 4 这种二次回路展开原理图能够帮我们迅速排除故障 有一定的使用价值 推广运用它 会给运行 检修 试验人员带来很大方便 二次回路如下图 7 图 7 1 高压断路器的控制和信号回路 高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别 结合上面设备的选择和 电源选择 采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路 在二次回路中安装自动重合闸装置 ARD 机械一次重合式 备用电源自动投入装置 APD 7 2 继电保护的整定 继电保护要求具有选择性 速动性 可靠性及灵敏性 由于本厂的高压线路不很长 容量不很大 因此继电保护装置比较简单 对线路的相间短 路保护 主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护 对线路的单相接地保护采 用绝缘监视装置 装设在变电所高压母线上 动作于信号 继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线 继电保护装置的操作方式采用交流操 作电源供电中的 去分流跳闸 操作方式 接线简单 灵敏可靠 带时限过电流保护采用反 时限过电流保护装置 型号都采用 GL 25 10 其优点是 继电器数量大为减少 而且可同时实 现电流速断保护 可采用交流操作 运行简单经济 投资大大降低 此次设计对变压器装设过电流保护 速断保护装置 在低压侧采用相关断路器实现三段保 护 变压器继电保护 变压器的继电保护是利用当变压器内外发生故障时 由于电流 电压 油温等随之发生变 化 通过这些突然变化来发现 判断变压器故障性质和范围 继而作出相应的反应和处理 电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要的电气设备 虽然它有别于发电机 是 一种静止的电气设备 结构比较可靠 发生故障的机会相对较少 但它一旦发生故障将会给供 电的可靠性和系统的正常运行带来严重的后果 为了保证变压器的安全运行 防止故障的扩大 按照变压器可能发生的故障 装设灵敏 快速 可靠和选择性好的保护装置是十分必要的 1 瓦斯保护 瓦斯保护 包括重瓦斯 轻瓦斯保护 用来反应变压器油箱内的故障 包括油面降低 容量 为 0 8MVA 及以上的油浸式变压器和 0 4MVA 及以上的室内油浸式变压器均应装设瓦斯保护 其 中 轻瓦斯保护作用于信号 重瓦斯保护作用于跳开变压器各侧断路器 2 纵联差动保护或电流速断保护 纵联差动保护或电流速断保护用来反应变压器油箱内或其引出线的短路故障 对 6 3MVA 以下的厂用工作变压器 并联运行的变压器和 10MVA 以下的厂用备用变压器 单独运行的变压 器 当后备保护的时限大于 0 5s 时 应装设电流速断保护作为快速保护 当所装设电流速断保 护的灵敏性不能满足要求时 应装设纵联差动保护 对高压侧电压为 330kV 及以上的变压器 可装设双重差动保护 在纵联差动保护对单相接地短路的灵敏性不符合要求时 应增设零序差动 保护 3 过电流保护或负序电流保护 过电流保护用来反应外部相间短路引起的变压器过电流 同时是变压器内部相间短路的后 备保护 当采用一般过电流保护而灵敏度不能满足要求时 可采用复合电压起动的过电流保护 或负序电流保护 4 零序电流保护 在电压为 110kV 及以上中性点直接接地电网中的变压器上 一般应装设零序电流保护 主 要用来反应变压器外部接地短路引起的变压器过电流 同时作为变压器内部接地短路的后备保 护 5 过负荷保护 过负荷保护用来反应变压器的对称过负荷 容量为 0 44MVA 及以上的变压器 数台并列运 行或单独运行且作为其它负荷的备用电源时 应装设过负荷保护 对于自耦变压器或多线圈变 压器 其过负荷保护应能反应公共线圈及各侧的过负荷 过负荷保护动作后发出信号 对无人 值班的变电站 过负荷保护动作后 可起动自动减负荷装置 必要时跳开断路器 6 过励磁保护 过励磁保护用于大容量变压器 反应变压器过励磁 实际工作磁密超过额定工作磁密 且 动作于信号或跳开变压器 7 3继电保护和绝缘监查 这里根据 GBJ63 1990 的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置 2 10KV 电源进线上 电能计量柜装设有功电能表和无功电能表 为了解负荷电流 装设电流表一只 3 变电所每段母线上 装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置 4 电力变压器高压侧 装设电流表和有功电能表各一只 5 380V 的电源进线和变压器低压侧 各装一只电流表 6 低压动力线路 装设电流表一只 电测量仪表与绝缘监视装置 1 考虑到系统运行时会产生各种形式的短路 因此厂区线路上应设有反时限过流保护 反时限过流保护如下图 按集中表示法绘制 图 7 2 工作原理 由于小电流接地系统发生单相接地时 仍能满足三相用电设备的要求 因而可不装设继电 保护装置来中断供电 而只装设绝缘监察装置 发出信号 以利于值班人员及时采取措施 消 除故障 绝缘监察装置由三相五柱式电压互感器 电压表和电压继电器组成 三块电压表监测三相 对地电压 开口三角形连接的绕组和电压继电器构成零序电压过滤器 1 当系统发生单相接地时 接地相对地电压降低 完全接地时为零 完好的两相电压升 高 从三块电压表的读数 即可判断出故障相 同时 开口三角形出口出现零序电压 起动电 压继电器 发出信号 2 反时限过流保护由两个 GL25 型电流继电器和开关元件以及仪表器件组成 3 原始资料提供系统的保护动作时限为 1 7 秒 本厂反时限过流保护保护动作时限应为 1 0 秒 与系统保护动作时限差一个时间级差 der t der t 0 7 秒 4 本设计高 低压均设有短路器 故变压器不再加其他保护措施 5 绝缘监察装置采用一个三相五柱式电压互感器和 2 快电压表组成 8 防防雷雷保保护护和和接接地地装装置置的的设设计计 8 1 防雷保护 进出线的防雷保护 1 3 10kv 配出线的防雷保护 当变电所 3 10kv 配出线路上落雷时 雷电入侵波会沿配出线侵入变电所 对配电装置及变 压器绝缘构成威胁 因此在每段