XXX机修厂变电所供配电设计.doc

河南科技大学车辆与动力工程学院课程设计说明书目录第一章 绪论11.1设计目的11.2设计要求21.3设计任务21.3.1设计内容21.3.2设计任务31.4设计依据3第二章 负荷计算和无功补偿52.1.负荷计算的目的和方法52.2全厂负荷计算的过程6第三章 变电所主变压器和主接线方式的选择73.1 变电所主变压器的选择83.2 变电所主接线方案的选择103.2.1 电气主接线的概述及要求103.2.2 主接线设计10第四章 主变压器及主接线方式的选择104.1短路的概念104.1.1短路的原因104.1.2短路的危害114.1.3 短路电流计算的目的114.1.4 短路的类型114.2 短路电流计算的方法和条件114.2.1 短路电流计算方法114.2.2 短路电流计算条件124.3 短路电流的计算134.3.1 绘制计算电路134.3.2 确定短路计算基准值134.3.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值144.3.4系统最大运行方式下三相短路电流及短路容量计算14第五章 变电所一次设备的选择及校验165.1主变压器35KV侧设备的选择165.1.1 35kV断路器参数选择165.1.2 35kV侧隔离开关参数选择175.1.3 35kV主变侧电流互感器的配置原则：175.1.4 35kV电压互感器的配置原则：185.1.5 35KV侧电气设备选择结果表195.2主变压器10KV侧设备的选择205.3变电所高压母线的选择205.4 10kV母线的选择215.4.1选择母线（按照最大工作电流）：225.4.2动稳定校验：225.5 380V低压出线的选择22第六章 主要设备继电保护设计236.1过负荷保护236.2过电流保护246.3电流速断保护24第七章 配电装置设计247.1变电所、配电所位置和型式的选择247.2 机修厂总变电所位置和型式的选择25第八章 变电所的防雷保护与接地装置的设计268.1防雷措施268.2接地与接地装置288.3 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢28第九章 车间变电所设计299.1变电所的位置选择299.2车间变电器的台数，容量选择30第十章 厂区主接线与配电系统设计3110.1主结线方案选择3110.2配电所的主接线选择33第十一章 结 论35参考文献36第一章 绪论工厂供电，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。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。1.1设计目的熟悉电力设计的相关规程、规定，树立可靠供电的观点，了解电力系统，电网设计的基本方法和基本内容，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的课程内容，学习撰写工程设计说明书，对变电所区域设计有初步的认识。1.2设计要求（1）通过对相应文献的收集、分析及总结，给出相应项目分析，需求预测说明。（2）通过课题设计，掌握电力系统设计的方法和设计步骤。（3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。（4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。1.3设计任务1.3.1设计内容1总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计：选主变压器及高压开关等设备，确定最优方案。（3）短路电流计算：计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）主要电气设备选择：主要电气设备选择及校验。选用型号、数量、汇成设备一览表。（5）主要设备继电保护设计：元件的保护方式选择和整定计算。（6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。（7）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。2车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量及变电所位置的原则考虑。3.厂区配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经计算和分析比较，确定最优方案。1.3.2设计任务1设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择（要求列表）；2电气主接线图。1.4设计依据1.厂区平面布置图2.负荷配电计点名称设备容量/kW需要系数一车间、锻工车间14290.330.4二车间22230.30.68三车间18550.520.3工具,机修车间12890.380.26空气站、煤气站、锅炉房12660.670.2仓库5500.30.7负荷类型及负荷量见上表，负荷电压等级为380V。除空压站，煤气站部分设备为二级负荷，其余均为三级负荷。3.工厂为二班制，全年工厂工作小时数为4800小时，最大负荷利用小时数：Tmax=4000小时。年耗电量约为2015万kWh（有效生产时间为10个月）。4.电源：工厂东北方向6公里处有新建地区降压变电所，110/35/10kV，25MVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35kV或10kV中的一种电压，以一回架空线向工厂供电。35kV侧系统的最大三相短路容量为1010MVA，最小三相短路容量为500MVA。10kV侧系统的最大三相短路容量为900MVA，最小三相短路容量为400MVA。备用电源：此外，由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。5.功率因数：要求cos0.8。6.电价计算：供电部门实行两部电价制。（1）基本电价：按变压器安装容量每1kVA，6元/月计费；（2）电度电价：供电电压为35kV时，=0.5元/（kWh）；供电电压为10kV时，=0.55元（kWh）。附加投资：线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/kW计算。7.工厂的自然条件：本厂所在地区年最高气温为38，年平均温度为23，年最低气温为-8 ，年最热月最高气温为33，年最热月平均气温为36，年最热月地下0.8m处平均温度为35 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。本厂所在地区平均海拔高度为500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。第二章 负荷计算和无功补偿2.1.负荷计算的目的和方法目的：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。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，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，考虑设备台数和功率差异的影响，乘以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。2.2全厂负荷计算的过程配电计点名称设备容量(Pe)/KW需要系数有功计算负荷Pc(kW)无功计算负荷Qc(k*var)视在计算负荷Sc(KVA)Ic(KA)功率因数Cos一车间、锻工车间14290.330.4471.57188.63507.90二车间22230.30.68666.9453.49806.48三车间18550.520.3964.6289.381007.07工具,机修车间12890.380.26489.82127.35506.11空气站、煤气站、锅炉房12660.670.2848.22169.64865.02仓库5500.30.7165115.5201.41合计86123606.111343.993893.995.920.926 表一本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功计算负荷（kW) ;无功计算负荷（kvar）: ;视在计算负荷（kVA）： ；计算电流（A）: 。具体车间计算负荷如上表一。从表中可知：有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷再乘以同时系数=0.95, =0.97此时功率因素, 所以不用进行无功功率补偿第三章 变电所主变压器和主接线方式的选择有设计说明书要求，我们知道：1、厂外供电电源电源是有工厂东北方向6公里处有新建地区降压变电所提供。110/35/10kV，25MVA变压器一台作为工厂的主电源。查表可知，该变压器参数如下表二:型号高压中压低压空载损耗短路损耗空载电流联接组别SFS9-25000/100110+5%35+5%6.3/10.530.8133.20.4%YNynodll 表二2、允许用35kV或10kV中的一种电压，以一回架空线向工厂供电由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。3、负荷电压等级为380V。除空压站，煤气站部分设备为二级负荷，其余均为三级负荷。综上可知：从外部变电所输入进厂的电压等级为35KV，而厂负荷电压等级为380V，所以厂区加压变电站的任务是把35KV的进线电压将为380V的工业用电，这就涉及到两种方案：一，直接由35KV降为380V；二，先由35KV降为10KV，再由10KV降为380V。决定这两种方案到底用哪一种，需要看负荷的容量，容量小的可以一次性完成降压，容量大的则达不到技术指标，需要两次。由负荷计算可知工厂额定容量Sn应满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑留有一定的容量裕度 ，并考虑变压器的经济运行，即Sn(1.151.4)Sc=(44785452)kvA，所以需要用第二种方案，进行两次降压。3.1 变电所主变压器的选择 根据工厂符合性质和电源情况，工厂变电所主变压器可以有以下两种方案：（1） 装设单台主变压器 其额定容量Sn应满足全部用电设备的计算负荷Sc，考虑留有一定的容量裕度 ，并考虑变压器的经济运行，即Sn(1.151.4)Sc=(44785452)kvA于是可选择一台容量为6300KVA的变压器，型号为S9-6300/35型低损耗配电变压器，备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器 装有两台主变压器时1、任一台变压器单独运行需满足总计算负荷的60%70%的要求，即Sn=(0.60.7)*Sc=（23642758）kva2、已知二级负荷的计算负荷S=865.02kva 没有一级负荷 满足SnS (2)= 865.02kva于是可选两台容量均为3150KVA的变压器，具体型号为S9-3150/35。备用电源通过与邻近单位相联的高压联络线来承担。对主变压器台数的选择方案，通过表2对比，从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接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两台主变的方案，且大多数为三级负荷，二级负荷较少，因此决定采用装设一台主变的方案.注：表3如下：比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标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经济指标济指标电力变压器的综合投资额S9-6300/35的单价为74.7万元，变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为274.7万元149.4万元S9-3150/35的单价为39.5万元，因此两台综合投资为439.5万元158万元，比一台主变方案多投资8.6万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查表得JYN1-35型柜按每台13.5万元计，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41.513.5万元81万元本方案采用6台JYN1-35台柜，其综合投资约为61.513.5万元117.5万元，比一台主变方案多投资36.5万元3.2 变电所主接线方案的选择 3.2.1 电气主接线的概述及要求发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。主接线的确定，对电力系统得安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会长生直接的影响。3.2.2 主接线设计供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路变压器组接线，单母线接线，双母线接线和桥式接线四种类型。因为工厂主要是三级负载且考虑到经济因素，故选择单母线接线方式.单母线接线方式的优点：简单、清晰、设备少、运行操作方便且有利于扩建如下图：第四章 主变压器及主接线方式的选择4.1短路的概念4.1.1短路的原因(1)电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，雷电过电压，绝缘受到机械损伤等。(2)运行人员不遵守操作规程，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸。(3)鸟兽跨越在裸露导体上。4.1.2短路的危害(1). 短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。(2). 短路产生巨大的电动力，使电气设备受到机械损坏。(3). 短路使系统电压降低，电流升高，电器设备正常工 作受到破坏。(4). 短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。(5). 严重的短路将电力系统运行的稳定性，使同步发电机失步。(6). 不对称短路故障将产生零序电流，零序磁通，这个不平衡磁场，对通信线路和弱电设备产生严重的电磁干扰。4.1.3 短路电流计算的目的(1). 正确地选择和校验各种电器设备保证系统设备在系统短路时不被损坏。(2). 计算和整定保护短路的继电保护装置(3). 选择限制短路电流的电器设备4.1.4 短路的类型对称短路：三相短路：三相导体间的短路 不对称短路：两相短路：任意两相导体间的短路两相接地短路：不接地系统中，任意两相发生单相接地而产生的短路 4.2 短路电流计算的方法和条件4.2.1 短路电流计算方法电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量比较小，而其阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。当然，容量所以们在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤如下： 1对各等值网络进行化简，求出计算电抗； 2求出短路电流的标么值； 3归算到各电压等级求出有名值。4.2.2 短路电流计算条件1短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：（1）正常工作时，三相系统对称运行；（2）所有电源的电动势相位角相同；（3）系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差120度电气角度；（4）电力系统中的各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；（5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；（6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；（7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；（9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的都略去不计；（10）元件的计算参数均取为额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（11）输电线路的电容略去不计；（12）用概率统计法制定短路电流运算曲线。2接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。3计算容量 应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4短路点的种类一般按三相短路计算，若发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压器的回路中发生单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的时候进行计算。5短路点的选择短路点a：设在一次侧母线。短路点b：设在二次侧母线。4.3 短路电流的计算4.3.1 绘制计算电路为了选择高压电气设备，正定继电保护，必须进行短路电流计算。短路电流按系统正常运行方式进行计算。短路电流计算电路及短路点的设计如下图二所示（以车间一为例）。 因工厂区域面积不大，总降压变电所到各车间的距离不过数百米，因此总降压变电所10KV母线（K2点）与厂区高压配电线路末端处（K4点）的短路电流值差别极小，估值计算主变压器两侧K1、K2和车间变电所低压侧K3点的短路电流。根据计算电路做出计算电路电流的等效电路如下图三所示：4.3.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即=37kV,=10.5kV，=0.4kv则 （4-1） （4-2）4.3.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值电力系统当时，当时， (2)架空线路WL主变压器T1车间变压器4.3.4系统最大运行方式下三相短路电流及短路容量计算 k1点短路 总电抗标幺值为因此，k1点短路时的三相短路电流及短路容量分别为：k2点短路 总电抗标幺值为因此，k2点短路时的三相短路电流及短路容量分别为k3点短路 总电抗的标幺值为因此，K3点短路时的三相短路电流及短路容量分别为系统最小运行方式下短路电流计算过程从略，将计算结果汇总于下表4：短路计算点运行方式三相短路电流/kA短路容量/MVA最大5.6714.498.56363.6最小4.1610.616.96266.7最大3.749.545.6568最小63.96最大29.4954.2632.1420.53 最小28.8953.1731.5020.43第五章 变电所一次设备的选择及校验5.1主变压器35KV侧设备的选择5.1.1 35kV断路器参数选择1、额定电压选择： UnUns =35kV最高工作电压选择：UalmUsm =Un1.15 =35 1.15 =38.5kV2、额定电流选择：IeIgmax 考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05Ie 即：Igmax =1.05 =1.05 =0.173kA3、额定开断电流选择（按最大运行方式d2点短路）：Ik =I即：Ik =5.15kA4、额定短路关合电流选择：iNclish 即：iNcl 13.133kA根据以上数据可以选择SW235型少油式断路器其参数如下：额定电压：UN=35kV最高工作电压Ualm =38.5kV额定电流Ie =600A额定开断电流为IK =6.6kA动稳定电流峰值idw =17kA4S热稳定电流6.6kA额定合闸时间0.12S固有分闸时间0.06s5.1.2 35kV侧隔离开关参数选择1、额定电压选择：UnVns = 35kV2、额定电流选择：IeIgmax 3、考虑到隔离开关是与相应的断路器配套使用，所以相应回路的Ie应与断路器相同，即：Ie =600A根据以上数据可以初步选择GW435G/600型隔离开关，其参数分别如下：额定电压：UN=35kV 额定电流Ie =600A 最高运行电压：Ula=38.5kV动稳定电流峰值idw =50kA 4、检验动稳定：ish ies即：ish= ich=13.133 ies= idw =50kA, 满足要求。由于后面在选择了KYN28A-12（VE）的手车式高压开关柜，10kV高压断路器等高压设备就安装手车上，需要检修时断路器等高压设备时，可随时拉出手车，已经起到隔离开关的作用，所以本设计没有必要再另外选择10kV高压隔离开关。5.1.3 35kV主变侧电流互感器的配置原则：1）对直接接地系统，一般按三相配制；2）本站35kV配电装置为户外式，因此电压互感器也为户外油浸式；3）根据设计任务书要求，本所计量在35kV侧，因此为满足保护和测量、计费的需要，电流互感器二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，其中保护分为主保护、后备保护、备用，共计需要5个绕组。1、 35kV主变侧电流互感器的一次回路额定电压选择：电流互感器的一次额定电压选择必须满足：UgUn=35kV 35kV主变侧电流互感器的一次回路额定电流选择：电流互感器的一次额定电流选择必须满足：Ig.maxIn In 电流互感器的一次额定电流Igmax 电流互感器一次最大工作电流考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05Ie即：Igmax =1.05 =1.05 =0.173kA因此电流互感器的一次额定电流可选用与此匹配的等级In=200 A。2、准确度选择：按照常规设计，一般二次绕组准确度选择：计量绕组0.2S级、测量绕组0.5级，保护绕组10P级。3、型号、参数选择：根据上述选择，最终35kV主变侧电流互感器型号及参数为：户外油浸式LCWD1-35。5.1.4 35kV电压互感器的配置原则：1）为监视线路电压和满足计量、保护装置的需要，在35kV的进线侧装设三相电压互感器。本站35kV配电装置为户外式，因此电压互感器也为户外油浸式。电压互感器一般采用电容均压式电压互感器（TYD）；2）根据35kV保护和测量、计费的需要，电压互感器二次绕组应分别配置计量、测量、保护三种绕组，对应的组别分别为：一次侧星形，二次侧计量测量、保护为星形，单相接地监测为开口三角。1、一次额定电压选择：一次额定电压为Un=35kV，允许一次电压波动范围为U=35kV10%。2、二次额定电压选择：根据一次绕组接入方式为接入相电压上，电压互感器测量、计量和保护绕组二次额定电压为Un=0.1/kV，单相接地绕组二次额定电压为Un=0.1kV。3、额定容量选择：为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2。即：Se2 S2 = Ie22z2f z2f = Vy + Vj + Vd + Vc（） Vy 测量仪表电流线圈电阻 Vj 继电器电阻 Vd 连接导线电阻 Vc 接触电阻一般取0.1按照常规设计，一般二次绕组额定容量为：计量、测量45VA，保护、接地监测30VA。4、准确度选择：按照设计任务书要求，本所计量在35kV侧，因此二次绕组准确度选择：计量、测量绕组0.5级，保护绕组10P级，单相接地监测绕组10P级。5、.型号、参数选择根据上述选择，最终35kV电压互感器型号及参数为：户外油浸式JDJJ- 35kV 34.5/：0.1/：0.1/：0.1 kV 0.5 30VA/10P 30VA/10P 30VA。5.1.5 35KV侧电气设备选择结果表主变压器35KV侧计算电流,各设备有关参数见下表5：安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目断路器SW2-35/1000隔离开关GW4-35G/600电流互感器LB-35电压互感器JDJJ-35353535353510410006001200/355.6716.5363.6100014.4945502951.2=16.125.2主变压器10KV侧设备的选择主变压器10kV侧计算电流I30=4000/(1.732*10.5)=220A，选用GG-1A(F)-04型高压开关柜，各设备有关参数见下表（选择方法于35KV侧相同，过程从略）：安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目高压断路器SN10-10I/630隔离开关GN8-10T/600电流互感器LAJ-10UN/kV10UN/kV101010I30/A220IN/A630600300/5Ik/kA3.74Ioc/kA16Sk/MVA68Soc/MVA300ish/kA9.54imax/kA40521.414*180*0.3=76.37I2tima/kA2s*1.2=16.79I2tt/kA2s162*4=1024202*5=2000(100*0.3)2*1=9005.3变电所高压母线的选择按规定35kV级的变电所的高压母线应按发热条件进线选择，并校验其短路稳定度。（1） 35kV母线的选择校验 按发热条件选择 由及室外环境温度35，查资料，初选硬铝母线LMY-3（253），其35时，满足发热条件。 动稳定度校验 母线在三相短路时所受的最大电动力为 母线在作用时的弯曲力矩为 母线的截面系数为 故母线在三相短路时所受到的计算应力为而硬铝母线（LMY）的允许应力为，由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。 热稳定度校验计算满足短路热稳定的最小截面式中变电所60kV侧纵联差动保护动作时间按0.7s整定，再加上断路器断路时间0.2s，再加0.05s。由于母线的实际截面为，因此该母线满足短路热稳定度要求。（2） 10.5kV母线的选择校验采用硬铝母线LMY-3(606)505。（其选择和计算方法同前，从略）所以电机修造厂高压母线选择如表下所示电机修造厂高压母线选择母线名称母线型号规格35kV母线LMY-3(253)，即母线尺寸为25mm3mm10kV母线LMY-3(606)505，即母线尺寸为60mm6mm，中性母线尺寸为50mm5mm5.4 10kV母线的选择由于厂区面积不大，各车间变电所距离总降压变电所较近，厂区高压配电线路采用电缆线路，直埋敷设。由于厂区线路较短，因此按发热条件选择截面，然后进行热稳定度校验。5.4.1选择母线（按照最大工作电流）：选择808单条矩形铝导体平放作母线，面积为S=6400mm2，平放时，长期允许载流量为Ia1=1249A，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：Ie=kIa1=0.941249=1174.06AIgmax,满足载流量的要求。5.4.2动稳定校验：取跨距，相间距离，硬铝最大允许应力，抗弯矩相间电动力 最大相应力 ，满足动稳定的要求。5.5 380V低压出线的选择（1）馈电给机加工一车间的线路采用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I30=287A及地下0.8m土壤温度25。C查表，初选缆芯截面为240mm2，其Ial=319AI30，满足发热条件。2）校验电压损耗。因未知变电所到机加工一车间的距离，因此未能校验电压损耗。3）短路热稳定度的校验。满足短路热稳定度的最小截面Amin=213mm2所选240mm2的缆芯截面大于Amin，满足短路热稳定度的要求，因此选择VLV2210003240+1120的四芯电缆（中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同）。（2）馈电给铸造车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面240mm2聚氯乙烯电缆，即VLV2210003240+1120的四芯电缆。（3）馈电给铆焊车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面300mm2聚氯乙烯电缆，即VLV2210003300+1150的四芯电缆。（4）馈电给电修车间的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。（方法同上）缆芯截面300mm2聚氯乙烯电缆，即VLV2210003300+1150的四芯电缆。第六章 主要设备继电保护设计根据需要，对总降压变电所如下设备安装继电保护装置：主变压器保护，10KV馈电线路保护，备用电源进线保护以及10KV母保护。这里只列举主变压器保护，其他保护的整定方法与其类似。6.1过负荷保护 1）电流整定：取可靠系数，继电器返回系数 变压器的一次额定电流，换算成二次额定电流为 =1.054.12/0.85=5.09A 2）动作时限：6.2过电流保护 1）电流整定：取可靠系数，接线系数，电流互感器变比，继电器返回系数变压器最大负荷电流=1.51000/（351.732）=247.44A=10.05A6.3电流速断保护 1）电流整定：取可靠系数，接线系数，电流互感器变比，电压互感器变比=50.26A第七章 配电装置设计7.1变电所、配电所位置和型式的选择（1） 变电所和配电所的位置选择应根据下列要求综合考虑确定：靠近工厂的负荷中心；接近电源侧；进出线方便；运输设备方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离，不应设在污染源的主导风向的下风侧；不应设在地势低洼和可能积水的场所；不应设在有爆炸危险的区域内；不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方；（2）变电所和配电所型式选择 35/10.5kV变电所分屋内式和屋外式，屋内式运行维护方便，占地面积少。60kV变电所宜用屋内式。 配电所一般为独立式建筑物，也可与所带10kV变电所一起附设于负荷较大的厂房或建筑物。7.2 机修厂总变电所位置和型式的选择1.总降压变电所位置选择根据供电源的情况，尽量考虑将总降压变压器设置在靠近负荷中心且远离人员集中区，结合厂区供电平面图，拟将总降压变电所设置在厂区东北部，如图3-1所示。2.车间变电所位置选择根据各车间负荷情况，本厂拟设置六个车间变电所，每个车间变电所装设一台变压器，根据厂区平面布置图所提供的车间分布情况及车间负荷的情况，结合其他各项选择原则，并与工艺、土建等相关方面协商确定变电所位置，变电所的布置形式有户内，户外和混合式3种。户内式变电所将变压器，配电装置安装于室内，工作条件好，运行管理方便；户外式变电所将变压器，配电装置全部安装在室外。该钢管加工厂设计成户内式，采用单层布置。布置主要包括变压器室，高压配电室，低压配电室，值班室，消防室，和工具间等。. 图6-1变压器室的配置图第八章 变电所的防雷保护与接地装置的设计防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。8.1防雷措施架空线路的防雷措施（1）架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。（2）提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 由于310KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。 （4）装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。变配电所的防雷措施（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至310KV主变压器的最大电气如下表。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。毕业论文 p:/（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。8.2接地与接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。8.3 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢（1）确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE 250V/IERE 10式中IE的计算为IE = IC = 60(60354)A/350 = 34.3A故 RE 350V/34.3A = 10.2综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE10（2）接地装置初步方案现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所23m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用404mm2的扁钢焊接。（3）计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的 = 100m则单根钢管接地电阻RE(1) 100m/2.5m = 40（4）确定接地钢管数和最后的接地方案根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得E 0.66。 因此可得n = RE(1)/(ERE) = 40/(0.664) 15 考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作 地体，用404mm2的扁钢连接，环形布置。选择双针等高避雷第九章 车间变电所设计9.1变电所的位置选择工厂电源进线电压为35KV，先经工厂总降压变电所（一次降压）降为10KV的高压配电电压，然后经过车间变电所，降为一般低压用电设备所需的电压如220/380V。（1） 变电所的位置选择应根据下列要求综合考虑确定：靠近工厂的负荷中心；接近电源侧；进出线方便；运输设备方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，如无法远离，不应设在污染源的主导风向的下风侧；不应设在地势低洼和可能积水的场所；不应设在有爆炸危险的区域内；不宜设在有火灾危险区域的正上方或正下方；（2）变电所型式选择 10/0.4kV变电所分屋内式和屋外式，屋内式运行维护方便，占地面积少。10kV变电所宜用屋内式。 配电所一般为独立式建筑物，也可与所带10kV变电所一起附设于负荷较大的厂房或建筑物。9.2车间变电器的台数，容量选择根据资料，下面以一车间为例进行负荷计算。配电计点名称设备容量(Pe)/KW需要系数有功计算负荷Pc(kW)无功计算负荷Qc(k*var)视在计算负荷Sc(KVA)一车间、锻工车间14290.330.4471.57188.63507.90查附录表A-1，选择型号为S9-630/10型、电压为10/0.4KV、Yyn0联结的变压器。依次类推，因为共七个车间，则需要七个车间变压器，将工厂各车间计算负荷的结果及所选变压器汇总于下表：工厂各车间计算负荷及变压器容量汇总车间名称有功负荷/kW无功负荷/kvar视在负荷/kvA变压器容量/kvA一车间、锻工车间471.57188.63507.90800二车间666.9453.49806.4812500三车间964.6289.381007.071600工具,机修车间489.82127.35506.11800空气站、煤气站、锅炉房848.22169.64865.0212500仓库165115.5201.41315 第十章 厂区主接线与配电系统设计10.1主结线方案选择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610KV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