机械厂总变电所的设计

机械厂降压变电所设计 1 第 1 章 绪 论 1 1 工厂供电的意义和要求 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 电能的输送和分配既简单经济 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 则可能对工业生产造成严重的后果 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 由于节约能源是工厂供电工作的一个重要方面 而节约能源对于国家经济建设 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 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 1 2 工厂供电设计的一般原则 按照国家标准 GB50052 95 供配电系统设计规范 GB50053 94 10kv 及以下 设计规范 GB50054 95 低压配电设计规范 等的规定 进行工厂供电设计必须遵 机械厂降压变电所设计 2 循以下原则 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 应做到保障人身和设备的安全 供电可靠 电能质量合格 技术先进和经济合理 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 1 3 本人设计的主要工作 1 3 1 设计要求 1 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 确定变电所位置与型式 并绘制工厂总平面图 2 确定变电所主变压器的台数与容量 类型 3 选择变压所主结线方案及高低压配电柜型号及供电设备 4 确定导线 电缆 开关柜 母线规格 选择整定继电保护装置 5 确定防雷和接地装置 6 要求写出设计说明书 绘制设计图样 1 3 2 本人设计思路 从工厂供电的技术要求出发并结合工厂的实际情况 首先进行符合计算和无功功 率补偿 确定主变压器台数 容量及类型 综合各种技术规程及供电协议的要求确定 主接线方案 计算出短路电流 进行一次设备的选择和校验 确定进出线的选择与校 验 再根据短路电流进行动稳定和热稳定校验 继电保护及二次回路的整定计算 为 机械厂降压变电所设计 3 掌握供电系统的运行情况提供了有效的数据 并且在系统发生故障时能够准确及时的 将故障设备从供电系统中切除 提高了系统的安全稳定性 最后根据当地实际情况确 定防雷和接地装置 机械厂降压变电所设计 4 第 2 章 负荷计算与无功功率补偿 2 1 设计步骤 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 1 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接线设计 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 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 5 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 6 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 低 压侧电器设备 如隔离开关 断路器 母线 电缆 绝缘子 避雷器 互感器 开关 柜等设备 并根据需要进行热稳定和动稳定检验 用总降压变电所主结线图 设备材 料表和投资概算表达设计成果 机械厂降压变电所设计 5 7 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 8 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 9 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 2 2 负荷计算 2 2 1 按需要系数法确定计算负荷 有功计算负荷 其中为需要系数 30dePKP dK 无功计算负荷 其中为对应于用电设备组的正切值 3030tanQP tan cos 视在计算负荷 其中为用电设备组的平均功 22 30303030 cosSPPQ cos 率因数 计算电流 其中为用电设备组的额定电压 3030 3NISU NU 由上面公式可算出各厂房的动力负荷 1 处理车间 P30 Pe Kd 0 6 200 120KW Q30 P30 tg 120 0 75 90Kvar S30 P30 cos 120 0 8 150Kva I30 S30 3UN 150 1 732 0 38 227 9A 2 电镀车间 P30 Pe Kd 0 5 600 300KW Q30 P30 tg 300 0 75 225Kvar S30 P30 cos 300 0 8 375Kva I30 S30 3UN 375 1 732 0 38 569 8A 3 金工车间 P30 Pe Kd 0 3 1000 300KW 机械厂降压变电所设计 6 Q30 P30 tg 300 1 17 351Kvar S30 P30 cos 300 0 65 461 5Kva I30 S30 3UN 461 5 1 732 0 38 701 2A 4 锅炉房 P30 Pe Kd 0 7 100 70KW Q30 P30 tg 70 0 8 56Kvar S30 P30 cos 70 0 75 93 3Kva I30 S30 3UN 93 3 1 732 0 38 141 8A 5 装配车间 P30 Pe Kd 0 3 200 60KW Q30 P30 tg 60 0 8 48Kvar S30 P30 cos 60 0 75 80Kva I30 S30 3UN 80 1 732 0 38 121 6A 5 门卫房 P30 Pe Kd 0 8 2 1 6KW S30 P30 cos 1 6 1 1 6Kva I30 S30 3UN 1 6 1 732 0 38 2 4A 各车间的照明负荷总和计算如下 P30 Pe Kd 0 8 10 10 10 10 2 33 6KW S30 P30 cos 33 6 1 33 6Kva I30 S30 3UN 33 6 1 732 0 38 51 1A 2 2 2 多组用电设备计算负荷的确定 确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时 应考虑 各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素 因此在确定多组用电 设备的计算负荷 时 应结合具体情况对其有功负荷和超负荷无功负荷分别计入一个同时系数 又称参 差系数或综合系数 和 pK qK 对车间干线取 0 85 0 95pK 0 90 0 97qK 对低压母线 1 由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取 0 80 0 90pK 0 85 0 95qK 2 由车间干线计算负荷直接相加来计算时取 0 90 0 95pK 0 93 0 97qK 机械厂降压变电所设计 7 总的有功计算负荷为 3030piPKP 总的无功计算负荷为 3030qiQKQ 以上两式中的和分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和 30iP 30iQ 总的视在计算负荷为 22 303030SPQ 总的计算电流为 3030 3NISU 有以上公式可得出总的负荷 取 pK 0 850 90 q K 0 85 885 2 752 4kW3030piPKP 0 90 770 693kvar3030qiQKQ 752 42 6932 1022 9Kva 22 303030SPQ 1022 9 3UN 2039 2A3030 3NISU 由以上可得出各厂房和生活区的负荷如表 2 1 表 2 1 各厂房的负荷 计 算 负 荷 编 号 名称类别设备 容量 需要 系数 cos tan 30 kWP 30 Qkvar 30 kVAS30 AI 动力 2000 60 80 7512090150227 9 1 热处 理 车间 照明 100 81 0080 动力 6000 50 80 75300225375569 8 2 电镀 车间 照明 100 81 0080 动力 10000 30 6515701 2 3 金工 车间 照明 100 81 0080 动力 1000 70 80 75705693 3141 8 4 锅炉 房 照明 20 81 001 60 机械厂降压变电所设计 8 动力 2000 30 80 75604880121 6 5 装配 车间 照明 100 81 0080 6 门卫 房 照明 20 81 001 601 62 4 动力 2100 照明 44 885 2770 总计 380 侧 计 0 85pK 0 90qK 0 74 752 4693 1022 92039 2 2 3 无功功率补偿 由表 2 1 可知 考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗 因此 380V 侧最大负 荷应稍大于 0 90 暂取 0 92 来计算 380V 侧所需的无功功率补偿容量 1 752 4 1022 9 0 74cos Qc P30 1 2 tan tan 752 4 tan arccos0 74 tan arccos0 92 752 4 0 91 0 43 361 2Kvar 1 并联电容器的选择 GR 1 型高压电容器柜的选择 GR 1 型高压电容器柜有 01 02 03 04 等 4 种方案 如图 2 1 所示 选择步骤 a 根据所需无功补偿容量 选择一台或数台 01 号或 02 号电容器柜 b 根据进线方向选择一台 03 或 04 号放电互感器柜 2 PGJ1 型低压无功功率自动补偿屏 PGJ1 型低压无功功率自动补偿屏有 方案 1 方案 4 方案 3 方案 2 图2 1 RG 1型高压电容器柜的接线方案 机械厂降压变电所设计 9 1 2 3 4 等 4 种方案 如图 2 2 所示 由于 1 3 屏电容器为 BW0 4 14 3 型 每屏共 84kvar 2 4 屏电容器亦为 BW0 4 14 3 型 每屏共 112kvar 根据计算负荷与无功功率补偿 可选 PGJ1 型低压自动补 偿屏方案 2 主屏 一台与方案 1 辅屏 3 台相结合 总容量 112 84 3 364kvar 361 2kvar 因此满足要求 其无功功率补偿后工厂 380V 和 10KV 侧的负荷计算如表 2 2 所示 表 2 2 无功功率补后工厂的计算负荷 计算负荷项目 cos 30 kWP 30 Qkvar 30 kVAS30 AI 380V 侧补 偿前 0 74752 4693 1022 92039 2 380V 侧无 功补偿容 量 364 380V 侧补 偿后负荷 0 92752 4329821 21247 7 主变压器 功率损耗 0 015S30 12 30 06S30 49 3 10KV 侧负 荷总计 0 90764 7378 3853 21296 3 计算高压配电电线的负荷 应该是该线所供车间的变电所低压侧计算负荷30 2P 加上变压器的功率损耗 PT 和高压配电线的功率损耗 PWL1 逐级计算 30 3P 但对一般工厂供电系统而言 由于线路不长 因此 PWL1 可略去不计 即 752 4 12 3 764 7KW30 2P 329 49 3 378 3kvar30 2Q 机械厂降压变电所设计 10 第 3 章 变电所变压器和供电主接线方案的选择 3 1 变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况 工厂变电所的主变压器可有下列两种案 1 装设一台主变压器 型式采用S9 其容量不应小于总计算负荷 NTS 30S 即 ST 1195KVANTS 30S 所以根据计算 可选择一台 S9 1250 10 型的低损耗变压器 2 装设二台主变压器 型式采用S9 其容量不应小于总计算负荷的 60 N TS 30S 最好为总计算负荷的 70 左右 同时每台主变压器容量不应小于全部一 二级负N TS 荷之和 本设计没有一级负荷 二级负荷为电镀车间和锅炉房 其总负荷为 483 94 9 577 9kW2P 即 ST 0 6 0 7 717 836 5 NTS 30Skvar ST S30 577 9NTS kvar 注 当用电设备容量较大 负荷集中且运行合理时 亦可选用较大容量变压器 同 理 工厂二级负荷的备用电源应由与邻近的单位相联的高压联络线来承担 不能直接 采用低压联络线作备用电源 根据计算可选择两台 S9 1000 10 型低损耗配电变压器 上述变压器的联结组别均采用 Yyn0 3 2 变电所主结线方案的选择 按上述两种方案考虑的两种变压器可设计两种主结线方案 1 装设一台主变压器的主结线方案如图 3 1 所示 2 装设两台主变压器的主结线方案如图 3 2 所示 机械厂降压变电所设计 11 YO Y0 1 10 0k kV V F FS S4 4 1 10 0 G GW W2 2 1 10 0 联联络络线线 备备用用电电源源 G GG G 1 1A A F F 0 07 7 G GG G 1 1A A J J 0 03 3 G GG G 1 1A A F F 0 07 7 G GG G 1 1A A F F 0 07 7 S S9 9 1 10 00 00 0 1 10 0 0 0 4 4k kV V 2 22 20 0 3 38 80 0V V G GG G 1 1A A J J 0 03 3 G GG G 1 1A A F F 5 54 4 G GG G 1 1A A F F 0 07 7 G GG G 1 1A A F F 0 07 7 高高压压柜柜列列 主主变变 联联络络 备备用用 图3 1 装设一台主变电压器的 主结线方案图 机械厂降压变电所设计 12 YO Y0 10kV F FS S4 4 1 10 0 G GW W2 2 1 10 0 联联络络线线 备备用用电电源源 G GG G 1 1A A F F 0 07 7 G GG G 1 1A A J J 0 01 1 G GG G 1 1A A F F 9 96 6 G GG G 1 1A A F F 5 54 4 S S9 9 6 63 30 0 1 10 0 0 0 4 4k kV V 2 22 20 0 3 38 80 0V V G GG G 1 1A A J J 1 11 13 3 G GG G 1 1A A F F 1 11 1 G GG G 1 1A A J J 0 01 1 G GG G 1 1A A F F 9 96 6 高高压压柜柜列列 S S9 9 6 63 30 0 1 10 0 0 0 4 4k kV V G GG G 1 1A A F F 1 11 13 3 1 11 1 G GG G 1 1A A F F 0 07 7 G GG G 1 1A A F F 5 54 4 主主变变 图3 2 装设两台主变电 压器的主结线方案图 主主变变 联联络络 备备用用 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结线方案 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 机械厂降压变电所设计 13 第 4 章 短路电流计算 4 1 短路电流计算的目的及方法 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置的 整定计算 短路电流计算的方法 常用的有欧姆法 有称有名单位制法 和标幺制法 又称相对单位制法 本设计采用标幺制法进行短路计算 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流通过 接着 按所选择的短路计算点绘出等效电路图 并计算电路中各主要元件的阻抗 在等效电 路图上 只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来 并标明其序号和 阻抗值 然后将等效电路化简 对于工厂供电系统来说 由于将电力系统当作无限大 容量电源 而且短路电路也比较简单 因此一般只需采用阻抗串 并联的方法即可将 电路化简 求出其等效总阻抗 最后计算短路电流和短路容量 4 2 绘制短路电流计算电路 短路电流计算电路如图 4 1 所示 K K 1 1 K K 2 2 5 50 00 0M MV VA A 电电力力系系统统 L LC CG G 1 15 50 08 8k km m 1 10 0 5 50 0 4 4 1 1 2 2 3 3 架架空空线线路路变变压压器器 图4 1 短路电流计算电路 4 3 确定基准值 设 100MVA 即高压侧 10 5KV 低压侧 0 4KV dSdCUU 1dU2dU 则 100MVA 10 5 5 5kVA11 3 dddISU 100MVA 0 40 144kVA22 3 dddISU 机械厂降压变电所设计 14 4 4 计算短路电路中各元件的电抗标么值 1 电力系统 100MVA 500MVA 0 2 1 X 2 架空线路 查附录表 8 得 LGJ 150 的 x0 0 36 km 而线路长为 8km 故 2 2 0 36 8 100MV 10 5kV 2 6X 3 电力变压器 查相关资料得 UZ 4 5 故 X3 4 5 100 MVA 100 1000KVA 4 5 因此绘等效电路 如图 4 2 所示 K 2K 1 1 0 2 2 2 6 3 3 6 图 4 2 电抗等效电路 4 5 计算 k 1 点 10 5kV 侧 的短路总电抗及三相短路电流和容量 1 总电抗标么值 0 2 2 6 2 8 1 12k XXX 2 三相短路电流 5 5kA 2 8 1 96kA 1 3 1 1 k d K IIX 3 其它短路容量 1 96kA 3 3 3 1k III 2 55 1 96 5 0kA 3 3 2 55 sh iI 1 51 1 96 2 96kA 3 3 1 51 sh II 4 三相短路容量 100MVA 2 8 35 7MVA 1 3 1 k d k SSX 4 6 计算 k 2 点 0 4kV 侧 的短路总电抗及三相短路电流和容量 1 总电抗标么值 0 2 2 6 4 5 7 3 2 123k XXXX 2 三相短路电流周期分量有效值 144 7 3 19 7kA 2 3 2 2 k d K IIX 机械厂降压变电所设计 15 3 其它短路电流 19 7kA 3 3 3 1k III 1 84 19 7 36 2kA 3 3 1 84 sh iI 1 09 19 7 21 5kA 3 3 1 09 sh II 4 三相短路容量 100MVA 7 3 13 7MVA 2 3 2 k d k SSX 以上结果综合如表 4 1 所示 表 4 1 短路计算电流表 三相短路电流 kA 三相短 路容量 MVA 短路 计算点 3 k I 3 I 3 I 3 sh i 3 sh I 3 k S k 1 点 1 961 961 965 02 9635 7 k 2 点 19 719 719 736 221 513 7 机械厂降压变电所设计 16 第 5 章 导线 电缆 开关柜及低压设备的选择 5 1 导线 电缆的选择 为了保证供电系统安全 可靠 优质 经济地运行 进行导线和电缆截面时必须 满足下列条件 1 发热条件 导线和电缆 包括母线 在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温 度 不应超过其正常运行时的最高允许温度 2 电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗 不应超过其 正常运行时允许的电压损耗 对于工厂内较短的高压线路 可不进行电压损耗校验 3 经济电流密度 35kV 及以上的高压线路及电压在 35kV 以下 但距离长 电流大的线路 其导 线和电缆截面宜按经济电流密度选择 以使线路的年费用支出最小 所选截面 称为 经济截面 此种选择原则 称为 年费用支出最小 原则 工厂内的 10kV 及以 下线路 通常不按此原则选择 4 机械强度 导线 包括裸线和绝缘导线 截面不应小于其最小允许截面 对于电缆 不必校 验其机械强度 但需校验其短路热稳定度 母线也应校验短路时的稳定度 对于绝缘 导线和电缆 还应满足工作电压的要求 根据设计经验 一般 10kV 及以下高压线路及低压动力线路 通常先按发热条件 来选择截面 再校验电压损耗和机械强度 低压照明线路 因其对电压水平要求较高 因此通常先按允许电压损耗进行选择 再校验发热条件和机械强度 对长距离大电流 及 35kV 以上的高压线路 则可先按经济电流密度确定经济截面 再校验其它条件 5 1 1 10kV 高压进线和引入电缆的选择 1 10kV 高压进线的选择与校验 采用 LJ 型铝绞线 架空敷设 接往 10kV 公用干线 a 按发热条选择 853 2 1 73 10 49 32A3030 3NISU 由 49 32A 及室外环境温度 33 查相关资料初选 LJ 16 型进线 其301NTII 机械厂降压变电所设计 17 中 35 时 满足发热条件 3095AalII b 校验机械强度 查相关资料 10kV 铝及铝合金最小允许最小截面为 35mm2 所以不满足机械强度的要求 故改选 LJ 35 型铝绞线 c 由于此线路很短 不需要校验电压损耗 2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 YJL22 10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 564 72 1 73 10 49 32A3030 3NISU 由 49 324A 及土壤温度 25 查相关资料 初选缆芯为 25mm2的交联301NTII 电缆 其 满足发热条件 3090AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toptoc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 并查得 C 77 因此可确定短路tima 热稳定度的最小截面为 1960 77mm2 21 30 mm2 25mm2 3 min AItima C 因此满足热稳定度要求 即可选 YJL22 10000 3 25 电缆 5 1 2 380V 低压出线的选择 查相关资料取 C 76 1 馈电给铸造车间的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 290 90A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 185mm2 其30I 满足发热条件 30273AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toptoc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 185mm2247 70mm2满足热稳定度要求 所以选 300mm2的聚氯乙 烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 3 馈电给热处理车间的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 198 84A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 150mm2 其30I 满足发热条件 30242AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toptoc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 150mm2 247 70mm2不满足热稳定度要求 所以改选 300mm2的聚 氯乙烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 4 馈电给电镀车间的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 271 10A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 185mm2 其30I 满足发热条件 30273AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toptoc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 185mm2 247 70mm2不满足热稳定度要求 所以改选 300mm2的聚 氯乙烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 机械厂降压变电所设计 19 5 馈电给仓库的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 16 20A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 4mm2 其30I 满足发热条件 3030AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toptoc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 4mm2 247 70mm2不满足热稳定度要求 所以改选 300mm2的聚氯 乙烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 6 馈电给工具车间的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 294 42A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 240mm2 其30I 满足发热条件 30319AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toptoc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 240mm2 247 70mm2不满足热稳定度要求 所以改选 300mm2的聚 氯乙烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 7 馈电给金工车间的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 243 87A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 185mm2 其30I 满足发热条件 30273AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 top 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 机械厂降压变电所设计 20 由于前面所选 185mm2 247 70mm2不满足热稳定度要求 所以改选 300mm2的聚 氯乙烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 8 馈电给锅炉房的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 81 82A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 25mm2 其30I 满足发热条件 3087alIAI b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 top 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 25mm2 247 70mm2不满足热稳定度要求 所以改选 300mm2的聚 氯乙烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 9 馈电给装配车间的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 122 57A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 50mm2 其30I 满足发热条件 30129AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 top 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 50mm2 247 70mm2不满足热稳定度要求 所以改选 300mm2的聚 氯乙烯绝缘电缆 即可选 VLV22 1000 3 300 1 150 四芯电缆 10 馈电给机修车间的线路选择 采用 VLV22 1000 型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设 a 按发热条选择 由 79A 及地下 0 8m 处土壤温度 25 查相关资料 初选 25mm2 其30I 满足发热条件 3087AalII b 校验短路热稳定度 首先查得相关资料 取 0 5s 真空断路器为 0 1s 0 15s 取 0 15s 再加toptoc 0 05s 得短路假想时间 0 5 0 15 0 05 0 7s 因此可确定短路热稳定度的最小tima 机械厂降压变电所设计 21 截面为 3 min 225000 7 76247 70AItima C 22 mmmm 由于前面所选 25mm223 71A 满足发热条件 alI 2 校验短路热稳定度 按本变电所高压侧短路电流校验 上述 25mm2的该电缆满足要求 而邻近单位 280kw 0 14 0 25 134 4kvar 0 3 0 25 U52 32V 0 38kv 280kw 0 14 0 25 134 4kvar 4 0 3 0 25 U17 11V 0 38kv 机械厂降压变电所设计 22 10kV 的短路数据不知 因此该联络线的短路热稳定度校验无法计算 只有暂缺 3 校验电压损耗 查相关资料 得缆芯为 25mm2的铝芯电缆的 1 54 km 温度 80 计 0R 0 12 km 又二级负荷 0X 127 9 144 43 6 315 5kW30P 123 93 105 31 5 260 43kvar30Q 线路长度为 2km alU 103 42 10000 100 1 03 U5 满足电压损耗的要求 5 1 4 衡阳机械厂主变压器降压变电所主结线图 衡阳机械厂主变压器降压变电所主结线图见附录 5 2 开关柜的选择 高压开关柜是按一定的线路方案将有关一 二次设备组装而成的一种高压成套配 电装置 在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机 变压器和高压线路之用 也 可作为大型高压开关设备 保护电器 监视仪表和母线 绝缘子等 高压开关柜有固定式和手车式 移可式 两大类型 由于本设计是 10kV 电源进线 则可选用较为经济的固定式高压开关柜 这里选 择 GG1A 10Q F 型 高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作 要求 同时设备应工作安全可靠 运行方便 投资经济合理 高压刀开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求 并各方案经济比较优选出 开关柜型号及一次结线方案编号 同时确定其中所有一次设备的型号规格 工厂变电所高压开关柜母线宜采用 LMY 型硬母线 5 3 高 压设备的选择 5 3 1 10KV 侧一次设备的选择与校验 10KV 侧一次设备的选择与校验如表 5 1 所示 315 5 1 54 2260 43 0 12 2 U103 42V 10KV 机械厂降压变电所设计 23 表 5 1 10KV 侧一次设备的选择与校验 选择校验项目电压电流 断流能 力 动稳定 度 热稳定 度 其它 参数NU30I 3 1k I 3 sh I 3 I 装置地 点条件 数据 10kv72 25A1 96KA1 96KA 1 962 1 9 7 3 额定参数NUNIOCImaxi 真空断路器 VD1 No 101 No 10 3 No 104 12kv630A31 5KVA 31 52 4 3969 工作 频率 50HZ 旋转式隔离开 关 GN30 12QD 12KV400A31 5KA12 5KA 高压熔断器 RN2 10 10KV0 5A50KA 电压互感器 RZL 10 No 101 103 104 20 5 100 5 电流互感器 AS12 150b 2s AS12 150b 4s No 101 No 10 3 No 104 12KV200 5382KA150KA 避雷器 HYWS2 17 50 17KV 接地开关 ES1 No 103 No 10 4 12KV630A80KA31 5KA Imin 工频 耐压 42V 高 压 一 次 设 备 的 技 术 参 数 电压互感器 RZL 10 No 102 100 5 100 5 100 5 表 5 1 所选设备均满足要求 5 3 2 380V 侧一次设备的选择与校验 380V 侧一次设备的选择与校验如表 5 2 所示 机械厂降压变电所设计 24 表 5 2 380V 侧一次设备的选择与校验 选择校验项目电压电流 断流 能力 动稳 定度 热稳定 度 其它 参数 NU V 30I 3 1k I 3 sh I 3 tima I 装置地点 条件 数据 380v 总计 1536 8 4A 22 5 KA 41 4 KA 22 5 0 7 354 38 额定参数NU30IocImaxi 低压断路器 ME AE 400 3 C No 202 No 213 380V400A 30KA 以上 31 52 4 3969 工作 频率 50HZ 低压断路器 RMM1 DZ20 400 3 C No 201 380V400A 30KA 以上 31 5 KA 12 5KA 电流互感器 LMZ1 0 66 A 5 No 202 No 205 380V600 5A 30KA 以上 刀开关 HD13BX 400 31 No 202 No 213 380V400A 30KA 以上 电流互感器 LMZ1 0 66 A 5 No 201 380V600 5A 30KA 以上 382K A 150KA 高 压 一 次 设 备 的 技 术 参 数 NT A No 206 No 213 380V 30KA 以上 由表 5 2 可知 所选设备均满足要求 5 4 高低压母线的选择 查相关资料可知 10kV 母线选 LMY 3 40 4 的母线 380V 母线选 LMY 3 2 100 10 的母线 机械厂降压变电所设计 25 第 6 章 变压器的继电保护及二次接线设计 6 1 变压器的继电保护 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 对于高压侧为 6 10kV 的车间变电所主变压器来说 通常装设有带时限的过电 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 800kVA 及以上的油浸式变压器和 400kVA 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 400kVA 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 一般均动作于跳闸 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 6300kVA 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 2 对三线圈变压器 一般装于主电源的保护应带两段时限 以较小的时限断开 未装保护的断路器 当以上方式满足灵敏性要求时 则允许在各侧装设保护 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 机械厂降压变电所设计 26 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 相邻线路由变压器作 远后备时 一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性 相邻线路大量瓦斯时 一 般动作于断开的各侧断路器 如变压器高采用远后备时 不作具体规定 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 6 1 1 差动保护 变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件 应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流 应躲过变压器的励磁涌流 在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时 差动保护不应动作 6 1 2 变压器的过电流保护 6 1 2 1 过电流保护动作电流的整定 因为 max2 5700 360 A109 7ALI 取 1 3 150 5 30 1 0 8relKiKwKreK 因此 1 3 1 109 7A 0 8 30 5 94Amax oprelwLreiIKKIKK 故动作电流整定为 6A 6 1 2 2 保护动作时间 2 0 5 1 5s1ttt 6 1 2 3 变压器过电流保护的灵敏度 因为 0 866 7 02 1000 10 60 1037AmaxKI 则 1 1037 6 30 5 761 1 5min pwKiopSKIKI 满足保护灵敏度的要求 6 1 3 变压器的过负荷保护 过负荷保护动作电流的整定 1 3 104 40A 3A 11 3 op olNTiIIK 机械厂降压变电所设计 27 动作时间取 10 15s 6 1 4 变压器的瓦斯保护 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 800kVA 及以上的一般油浸式变压器和 400kVA 及 以上的车间内油浸式变压器 均应装设瓦斯保护 瓦斯保护的主要元件是气体继电器 它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管 上 为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕 变压器安装应取 1 1 5 的倾斜度 而变压器在制造时 联通管对油箱顶盖也有 2 4 的倾斜度 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信号回路 发 出音响和灯光信号 这称之为 轻瓦斯动作 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