机械厂降压变电所的电气设计

实验一 机械厂降压变电所的电气设计 1 1 设计要求 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 与形式 确定变电所主要变压器的台数与容量 类型 选择变电所主接线方案 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 最后按 要求写出设计说明书 绘出设计图样 1 2 设计依据 设计依据 1 2 1 工厂总平面图 1 2 2 工厂负荷情况 本厂多数车间为两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外 其余均属三级负 荷 全厂负荷情况如 1 1 工厂负荷统计资料表所示 1 2 3 气象资料 本场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 9 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 8 米处平均气温为 25 当地主导风向为东北风 年雷暴日数为 20 天 1 2 4 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 1m 1 2 5 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 导线为等腰三角形排列 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 500MVA 此断路器配备有定 时限过流保护和电流速断保护 定时限过流保护整定的动作时间为 1 7s 为满 足工厂二级符合要求 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 1 2 6 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 按两部电费制缴纳电费 每月基本电费按主变压器容量为 18 元 KVA 动力电费为 0 9 元 KW H 照明电费为 0 5 元 KW H 工厂最大负荷时的功率 因数不得低于 0 9 此外 电力用户需按新装变压器容量计算 一次性向供电 部门缴纳供电贴费 6 10VA 为 800 KVA 由下面的经济指标表可以得知 电力变压器的综合投资为 30 2 万元 主变 压器的折扣费 30 2 0 05 1 51 万元 高压开关柜的折旧费 24 万元 0 06 1 44 万元 变配电的维修管理费 30 2 24 万元 0 06 3 25 万元 24 万为高压开 关柜的综合投资 因此计算主变压器和高压开关柜的折旧费和维修管理费 1 51 1 44 3 25 6 2 万元 供电贴费 主变压器容量每 KVA 为 800 元 供电贴费 1000 KVA 0 08 万 元 KVA 80 万元 月基本电费按主变压器容量计为 18 元 KVA 故每年电费 1000 18 12 21 6 万元 由前面可知年最大负荷利用小时为 4600h 故可求得 动力费用 2220kw 4600h 0 2 元 kwh 204 24 万元 照明费用 406kw 4600h 0 5 元 kwh 92 69 万元 年用电总计约 21 6 204 24 92 69 318 53 万元 不含供电贴费 1 1 负荷计算的目的 意义及原则 1 供电系统要能安全可靠地正常运行 其中各个元件 包括电力变压器 开关设备及导线 电缆等 都必须选择得当 除了满足工作电压和频率的要求 外 最重要的就是要满足负荷电流的要求 因次 有必要对供电系统中各个环 节的电力负荷进行统计计算 2 计算负荷是供电设计计算的基本依据 计算负荷确定的是否正确合理 直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理 如果计算负荷确定的过大 将使电器和导线电缆选的过大 造成投资和有色金属的浪费 如果计算负荷确 定的过小 又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行 增加电能损耗 产生过 热 导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾 同样会造成更大损失 由此可见 正确确定计算负荷意义重大 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 4 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 5 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 1 2 全厂负荷计算表及方法 负荷计算的方法有需要系数法 利用系数法及二项式等几种 本设计采用需要系数法确定 主要计算公式有 有功功率 P30 Pe Kd 无功功率 Q30 P30 tg 视在功率 S3O P30 cos 计算电流 I30 S30 3Un 机械厂负荷计算表机械厂负荷计算表 计算负荷 编 号 名 称 类 别 设备 容量 Pe kw 需 要 系 数 Kd cos tan P30 kwQ30 kwS30 kvaI30 A 动 力 3000 30 71 029091 8 照 明 60 81 004 80 1 铸 造 车 间小 计 306 94 891 8132201 动 力 3500 30 651 17105123 照 明 80 71 005 60 2 锻 压 车 间 小 计 358 110 6123165251 动 力 1500 60 80 759067 5 照 明 50 81 0040 3 热 处 理 车 间小 计 155 9467 5 动 力 2500 50 80 7512593 8 照 明 50 81 0040 4 电 镀 车 间 小 计 255 12993 8160244 仓 库 动 力 200 40 80 7586 照 明 10 81 000 80 5 小 计 21 8 8610 716 2 动 力 3600 30 61 33108144 照 明 70 91 006 30 6 工 具 车 间 367 114 3144184280 动 力 4000 20 651 178093 6 照 明 100 81 0080 7 金 工 车 间 小 计 8893 6128194 动 力 500 70 80 753526 3 照 明 10 81 000 80 8 锅 炉 房 小 计 51 35 826 344 467 动 力 1800 30 71 025455 180 6122 照 明 60 81 004 837 4 9 装 配 车 间 小 计 186 58 80 动 力 1800 20 651 173237 4 照 明 40 81 003 20 10 机 修 车 间 小 计 164 35 237 451 478 11 生 活 区 照 明3500 70 90 48245117 6272413 动 力 2220 照 明 403 1015 3856 1 总计 380V 侧 计入 Kep 0 8 Keq 0 85 0 75812 2727 610901656 1 3 无功功率补偿 由上表可知 该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数是 0 75 而供电部门要求该 厂 10kv 进线侧最大负荷时因数不应低于 0 90 考虑到主变压器的无功损耗远大 于有功损耗 因此 380V 侧最大负荷时因数应稍大于 0 90 暂取 0 92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量 Qc P30 tan 1 tan 2 812 2 tan arccos0 75 tan arccos0 92 kvar 370kvar 选 PGJ1 型低压自动补偿屏 如图 2 1 所示 并联电容器为 BW0 4 14 3 型 采用其方案 1 主屏 1 台与方案 3 辅屏 4 台相组合 总共容量 84kvar 5 420kvar 因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如下表 所示 计算负荷 项目cos P30 kwQ30 kvarS30 kvaI30 A 380v 侧补 偿前负荷 0 75812 2727 610901656 380v 侧无 功补偿容 量 420 380v 侧补 偿后负荷 0 935812 2307 6868 51320 主变压器 功率损耗 0 015S30 130 06S30 52 10kv 侧负 荷计算 0 92825 2359 690052 1 3 1 无功补偿的主要作用 无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损 稳定 电压和提高供电质量 在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平 衡三相负载的有功和无功功率 安装并联电容器进行无功补偿 可限制无功补偿在电网中传输 相应减小 了线路的电压损耗 提高了配电网的电压质量 无功补偿应根据分级就地和便 于调整电压的原则进行配置 集中补偿与分散补偿相结合 以分撒补偿为主 高压补偿与低压补偿相结 合 以低压补偿为主 调压与降压相结合 并且与配电网建设改造工程同步规 划 设计 施工 同步投运 无功补偿的主要作用具体体现在 提高电压质 量 降低电能损耗 提高发供电设备运行效率 减少用户电费支出 1 3 2 无功功率补偿装置 一般用并联电容器的方法来进行功率补偿 2 1 变电所位置的选择 应根据下列要求经技术 经济比较确定 一 接近负荷中心 二 进出线方便 三 接近电源侧 四 设备运输方便 五 不应设在有剧烈振动或高温的场所 六 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 源盛行风向的下风侧 七 不应设在厕所 浴室或其他经常积水场所的正下方 且不宜与上述场 所相贴邻 八 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方 且不宜设在有火灾危险 环境的正上方或正下方 当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时 应符合 现行国家标准 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 的规定 九 不应设在地势低洼和可能积水的场所 1 装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所 不应设在三 四级耐火 等级的建筑物内 当设在二级耐火等级的建筑物内时 建筑物应采取局部防火 措施 2 多层建筑中 装有可燃性油的电气设备的配电所 变电所应设置在底 层靠外墙部位 且不应设在人员密集场所的正上方 正下方 贴邻和疏散出口 的两旁 3 高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的配电所和变电所 当受条件限制必须设置时 应设在底层靠外墙部位 且不应设在人员密集场所 的正上方 正下方 贴邻和疏散出口的两旁 并应按现行国家标准 高层民用 建筑设计防火规范 有关规定 采取相应的防火措施 4 露天或半露天的变电所 不应设置在下列场所 一 有腐蚀性气体的场所 二 挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁 三 附近有棉 粮及其他易燃 易爆物品集中的露天堆场 四 容易沉积可燃粉尘 可燃纤维 灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全 运行的场所 变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定 并应符合下列 规定 一 负荷较大的车间和站房 宜设附设变电所或半露天变电所 二 负荷较大的多跨厂房 负荷中心在厂房的中部且环境许可时 宜设车间 内变电所或组台式成套变电站 三 高层或大型民用建筑内 宜设室内变电所或组合式成套变电站 四 负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区 宜设独立变电所 有条 件时也可设附设变电所或户外箱式变电站 五 环境允许的中小城镇居民区和工厂的生活区 当变压器容量在 315KVA 及以下时 宜设杆上式或高台式变电所 带可燃性油的高压配电装置 宜装设在单独的高压配电室内 当高压开关柜 的数量为 6 台及以下时 可与低压配电屏设置在同一房间内 不带可燃性油的高 低压配电装置和非油浸的电力变压器 可设置在同一房间 内 具有符合 IP3X 防护等级外壳的不带可燃性油的高 低压配电装置和非油 浸的电力变压器 当环境允许时 可相互靠近布置在车间内 室内变电所的每台油量为 100kg 及以上的三相变压器 应设在单独的变压 器室内 在同一配电室内单列布置高 低压配电装置时 当高压开关柜或低压配电 屏顶面有裸露带电导体时 两者之间的净距不应小于 2m 当高压开关柜和低压 配电屏的顶面封闭外壳防护等级符合 IP2X 级时 两者可靠近布置 有人值班的配电所 应设单独的值班室 当低压配电室兼作值班室时 低 压配电室面积应适当增大 高压配电室与值班室应直通或经过通道相通 值班 室应有直接通向户外或通向走道的门 变电所宜单层布置 当采用双层布置时 变压器应设在底层 设于二层的 配电室应设搬运设备的通道 平台或孔洞 高 低 压配电室内 宜留有适当数量配电装置的备用位置 高压配电装置的柜顶为裸母线分段时 两段母线分段处宜装设绝缘隔板 其高度不应小于 0 3m 由同一配电所供给一级负荷用电时 母线分段处应设防火隔板或有门洞的隔 墙 供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟 当无法分开时 该电 缆沟内的两路电缆应采用阻燃性电缆 且应分别敷设在电缆沟两侧的支架上 户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆 配电所宜设辅助生产用房 2 2 变电所的形式 类型 1 车间附设变电所 2 车间内变电所 3 露天 或半露天 变电所 4 独立变电所 5 杆上变电台 6 地下变电所 7 楼上变电所 8 成套变电所 9 移动式变电所 我们的工厂是 10kv 以下 变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心 工厂 的负荷中心按负荷功率矩法来确定 在工厂的平面图下侧和左侧 分别作一条 直角坐标的 x 轴和 y 轴 然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置 p1 p2 p3 p10 分别代表厂房 1 2 3 10 号的功率 设定 p1 p2 p10 并设定 p11 为生活区的中心负荷 如图 3 1 所示 而工厂的负 荷中心的力矩方程 可得负荷中心的坐标 把各车间的坐标带入 3 1 3 2 得到 x 5 38 y 5 38 由计算结果可知 工厂的负荷中心在 6 号厂房的西北角 考虑到周围环境和进出线方便 决定在 6 号厂房的西侧仅靠厂房建造工厂变电所 器型为附设式 3 1 根据工厂的负荷情况和电源情况 工厂变电所的主变压器考虑有下列两种 可供选择的方案 2 类型 我们这里选 S9 630 10 或 S9 1000 10 下一章具体介绍选哪一台比较 好 主变压器的联结组为 Yyn0 根据上面考虑的两种主变压器方案可设计出下列两种主接线方案 4 1 装设一台主变压器的主接线方案 如图 4 1 所示 4 2 装设两台主变压器的主接线方案 如图 4 2 所示 4 3 主接线方案的技术经济比较 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 则装设一台主变的主接线方案远优于装 设两台主变的主接线方案 因此决定采用装设一台主变的主接线方案 短路电流是供配电系统中的相间或相地之间因绝缘破坏而发生电气连通的 故障状态 它的数值可达额定电流的十余倍至数十倍 而电路由常态变为短路 的暂态工程中 还出现高达稳态短路电流 1 8 2 5 倍的冲击电流 会对供配 电系统造成严重的破坏 一 短路电流计算的目的及几点说明 在供配电系统中除应采取有效技术措施防止发生短路外 还应设置灵敏 可靠的继电保护装置和有足够断流能力的断路器 快速切除短路回路 把短路 危害抑制到最低限度 为此必须进行短路电流计算 以便正确选择和整定保护 装置 选择限制短路电流的元件和开关设备 1 由于民用建筑内所装置的元件 其容量远比系统容量要小 而阻抗则 较系统阻抗大得多 当这些元件遇到短路时 系统母线上的电压变动很小 可 认为电压维持不变 因此 在本次计算中 都是以上述的由无限大容量电力系 统供电作为前提来进行计算的 2 在计算高压电路中的短路电流时 只需考虑短路电流值有重大影响的 电流元件如发电机 变压器 电抗器 架空线及电缆等 由于发电机 变压器 电抗器的电阻远小于本身电抗 因此可不考虑 但当架空线和电缆较长 使短 路电流的总电阻大于总电抗 1 3 时 需要计如电阻 3 短路电流计算按金属性短路进行 4 短路电流计算的符号含义 短路电流计算应求出最大短路电流值 以 确定电气设备容量或额定参数 求出最小短路电流值 作为选择熔断器 整定 继电保护装置和校验电动机启动的依据 5 短路电流的计算方法有欧姆法和标幺制法 在此需要计算下列短路电流值 Id 三相短路电流周期分量有效值 KA Sd 三相短路容量 MVA I 次暂态短路电流 既三相短路电流周期分量第一周的有效值 KA I 三相短路电流稳态有效值 KA Ic 三相短路电流第一周全电流有效值 KA ic 三相短路冲击电流 既三相短路电流第一周全电流峰值 KA I0 2 短路开始到 0 2s 时的三相短路电流有效值 KA S0 2 短路开始到 0 2s 时的三相短路容量 MVA 二 欧姆法计算短路电流 1 绘制计算电路及计算 2 确定短路计算基准值 设基准容量 Sd 100MVA 基准电压 Ud Uc 1 05UN UC为短路计算电压 即 高压侧 Ud1 10 5kv Ud2 0 4kv 则 3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值 3 1 电力系统 3 2 架空线路 3 3 电力变压器 式中 Sn 为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图 5 2 所示 4 k 1 点的相关计算 4 1 总电抗标幺值 4 2 三相短路电流周期分量有效值 4 3 其它短路电流 4 4 三相短路容量 5 k 2 点的相关计算 5 1 总电抗标幺值 5 2 三相短路电流周期分量有效值 5 3 其它短路电流 5 4 三相短路容量 以上短路计算结果综合图表 5 1 所示 6 1电气设备选择的一般原则 电气设备选择的一般原则主要有以下几条 1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 1 根据设备所在位置 户内或户外 使用环境和工作条件 选择电气设备型 号 2 按工作电压选择电气设备的额定电压 3 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 电气设备的额定电流 IN应不小于实际通过它的最大负荷电流 Imax 或计算电 流 Ij 即 IN Imax 或 IN Ij 7 1 2 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 为保证电气设备在短路故障时不至损坏 按最大可能的短路电流校验电气 设备的动稳定和热稳定 动稳定 电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作 用下 电气设备不至损坏 热稳定 电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作 用下 其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度 3 开关电器断流能力校验 断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务 所以开关电 器还必须校验断流能力 开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容 量 6 2高低压电气设备的选择 一 高压侧一次设备的选择与校验 6 2 1 按工作电压选择 6 2 2 设备的额定电流 IN不应小于所在的电路计算电流 I30 既 IN I30 6 2 3 按断流能力选择 6 2 4 隔离开关 负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a 动稳定度校验 二 低压侧一次设备的选择与校验 同样 做出 380V 侧一次设备的选择校验 如图 6 2 所示 所选数据均满足要求 三 高低压母线的选择 查表得到 10kv 母线选 LMY 3 40 4mm 即母线尺寸为 40mm 4mm 380V 母线选 LMY 3 120 10 80 6 即母线尺寸为 120mm 10mm 而中性母线 尺寸为 80mm 6mm 7 1 10kv 高压进线和引入电缆的选择 7 1 1 10kv 高压进线的选择校验 采用 LGJ 型钢芯铝绞线架空敷设 接往 10kv 公用干线 a 按发热条件选择 由 I30 Int 57 7A 及室外环境温度 33 查表得 初 选 LGJ 35 其 35 时的 IL 149A I30 满足发热条件 b 校验机械强度 查表得 最小允许截面积 AMIN 25mm2而 LGJ 35 满足要 求 故选它 由于此线路很短 故不需要检验电压损耗 7 1 2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 JL22 10000 型交联聚乙烯的铝芯电缆之间埋地敷设 因此 JL22 10000 3 25 电缆满足要求 7 2 380V 低压出线的选择 7 2 1 铸造车间 馈电给 1 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 7 2 2 锻压车间 馈电给 2 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 3 热处理车间 馈电给 3 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 4 电镀车间 馈电给 4 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 5 仓库 馈电给 5 号厂房的线路 由于仓库就在变电所旁边 而且共一建筑物 因 此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线 BLV 1000 型 5 根穿硬塑料管埋地敷设 7 2 6 工具车间 馈电给 6 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 7 金工车间 馈电给 7 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 8 锅炉房 馈电给 8 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 9 装备车间 馈电给 9 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 10 机修车间 馈电给 10 号厂房的线路采用 VLV22 10000 型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋 地敷设 方法同上 略 7 2 11 生活区 7 3 作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用 YJL22 10000 型交联聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆 直接埋地敷设 与相 距约 2km 的临近单位变配电所的 10KV 母线相连 7 3 1 按发热条件选择 7 3 2 校验电压损耗 由此可见满足要求电压损耗 5 的要求 7 3 3 短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路电流校验 由前述引入电缆的短路热稳定校验 可 知缆芯 25mm 的交联电缆是满足热稳定要求的 而临近单位 10kv 的短路数据不 知 因此该连路线的短路热稳定校验计算无法进行只有暂缺 以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表 7 1 所示 8 1 变电所二次回路的选择 a 高压断路器的操作机构控制与信号回路 断路器采用手动操作机构 其控制与信号回路如 工厂供电设计指导 图 6 12 所示 b 变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜 装设三项有功 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 并以计算每 月工厂的平均功率因数 计量柜由上级供电部门加封和管理 c 变电所的测量和绝缘检查回路 变电所高压侧装有电压互感器 其中电 压互感器 3 个 JDZJ 10 型 组成 Y0 Y0 开口 Y0 Y0 的接线 用以实现电压测量 和绝缘检查 其接线图见 工厂供电设计指导 图 6 8 作为备用电源的高压联 络线上 装有三项有功电度表和三项无功电度表 电流表 接线图见 工厂供 电设计指导 图 6 9 高压进线上 也装上电流表 低压侧的动力出线上 均 装有有功电度表和无功电度表 低压线路照明上装上三相四线有功电度表 低 压并联电容器组线路上 装上无功电度表 每一回路均装设电流表 低压母线 装有电压表 仪表的准确度等级应符合要求 8 2 变电所继电保护装置 8 2 1 主变压器的继电保护装置 a 装设瓦斯保护 当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时 瞬时 动作于信号 当产生大量的瓦斯时 应付动作于高压侧断路器 b 装设反时限过电流保护 采用型感应式过电流继电器 两项两继电器式 接线 去分流跳闸的操作方式 8 2 2 动作电流整定 因此过电流保护动作电流整定为 10A 8 2 3 过电流保护动作时间的整定 因本变电所为电力系统的终端变电所 故其过电流保护的动作时间可整定 为最短的 0 5s 8 2 4 过电流保护灵敏度系数的校验 8 3 装设电流速断保护 8 3 1 速断电流的整定 8 3 2 电流速断保护灵敏度的校验 8 4 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 8 4 1 装设反时限过电流保护 b 过电流保护工作电流的整定 按终端保护考虑 动作时间整定为 0 5s c 过电流保护灵敏度系数 因无临近变单位电所 10kv 母线经联络线到本场变电所低压母线的短路数据 无法检验灵敏度系数 只有略 8 4 2 装设电流速断保护 亦利用 GL15 的速断装置 但因无临近单位变电所联络线到本场的变电所低 压母线的短路数据 无法检验灵敏度系数 只有略 8 4 3 变电所低压侧的保护装置 a 低压总开关采用 DW15 1500 3 型低压断路器 三项均装设过流脱扣器 既 可保护低压侧的相间短路和过负荷 而且可保护低压侧单相接地短路 脱扣器 动作电流的整定可参看参考文献和其他有关手册 b 低压侧所有出线上均采用 DZ20 型低压断路器控制 瞬间脱扣器可实现对 线路的短路故障的保护 此限于篇幅 整定略 9 1 变电所的防雷设计 9 1 1 直接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带 并引进出两根接地线与变电所公共接 装置相连 如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时 则应在配电所 外面的适当位置装设独立避雷针 器 装设高度应使其防雷保护范围保卫整 个变电所 如果变电所在其他建筑物的直击雷防护范围内时 则可不另设独立 的避雷针 按规定 独立的避雷针的接地装置接地电阻 RE 10 欧 表 9 6 通常采用 3 6 根长 2 5 米的钢管 再装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列 管间距离 5m 打入地下 管顶距地面 0 6m 接地管间用 40mm 4mm 的镀锌扁钢 焊接相连 引下线用 25mm 4m 的镀锌扁钢 下与接地体焊接相连 并与装避雷 针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接 上与避雷针相连接 避雷针采用直径 20mm 的镀锌扁钢 长 1 至 1 5 独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有 3m 以上的距离 9 1 2 雷电侵入波的防护 a 在 10kv 电源进线的终端杆上装设 FS4 10 型阀式避雷器 引下线采用 25mm 4mm 的镀锌扁钢 下与公共接地网焊接相连 上与避雷器接地端栓连接 b 在 10kv 高压配电室内装设有 GG 1A 54 型开关柜 其中配有 FS4 10 型避 雷器 靠近主变压器 主变压器主要靠此避雷器保护 防雷电波的危害 c 在 380V 低压架空线的出线杆上 装设保护间隙 或将其绝缘子的铁脚 接地 用以防护低压架空线侵入的电雷波 9 2 变电所公共接地装置的设计 9 2 1 接地电阻的要求 按 工厂供电设计指导 表 9 6 此边点的公共接地装置的接地电阻应满足 以下条件 其中 因此公共接地电阻 RE 4 欧 9 2 2 接地装置的设计 采用 2 5m 直径 50mm 的钢管 16 根 沿变电所三面均匀布置 管距 5m 垂 直打入地下 管顶距地面 0 6 米 管间用 40mm 4m 的镀锌扁钢焊接而成 变电 所的变压器室有两条接地干线 高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接 地装置焊接而成 接地干线均采用 25mm 4mm 的镀锌扁钢 变电所接地装置平面 布置图如图 9 1 所示 接地电阻的验算 9 3 元件明细表 元件明细表元件明细表 名称型号作用数量 隔离开关 GN8 10 200 隔离高压电源 8 断路器 SN10 10 630 切除短路故障 3 避雷器 FS4 10 保护设备的绝缘 2 变压器 S9 630 10 改变电压 1 电流互感器 LQJ 10 测量比较大的电流 3 电压互感器 JDZJ 10 测量比较大的电压 2 熔断器 RN2 10 短路保护 2 10kv 侧高压进线 LGJ 35 380v 侧低压出线 VLV22 10000 此次实验让我们在学习课本知识的同时 能够有机会实践锻炼 我也是非常认真 积极 努力与同学老师进行商讨 并不断从中找到自己的不足 努力发现问题并及时解决问题 我深深懂得了要不断把所学知识学以致用 还需通过自身不断努力 不断提高自己的分析 问题 解决问题的能力 同时也提高了我的专业技能 拓展了我的专业知识面 使我更加 体会到要想完成一件事必须认真 踏实 勤于思考 和谨慎稳重 实验四实验四 某车间负荷统计计算某车间负荷统计计算 一 实验目的实验目的 通过本实验 进一步熟悉和加深负荷计算的方法 掌握计算各用电设备组 或多个用 电设备组 车间 变压器低压侧和高压侧的计算负荷 二 实验原理二 实验原理 负荷计算方法 计算对象为 10KV 供电的中小型企业 其供电系统如图 1 所示 采用需要系数法求计算 负荷 图 9 1 负荷计算用供电系统图 1 计算各用电设备组的计算负荷 tan 11 1 cc edc PQ PKP 式中 e P 用电设备组的设备容量 KW d K 需要系数 tan 功率因数角的正切值 1c P 用电设备组的有功计算负荷 KW 1c Q 用电设备组的无功计算负荷 KVAR 2 计算车间 配电干线 的计算负荷 m cqc m cpc QKQ PKP 2 2 式中 p K 有功功率同时系数 q K 无功功率同时系数 m 车间 配电干线 的用电设备组组数 2c P 车间 配电干线 的有功计算负荷 KW 2c Q 车间 配电干线 的无功计算负荷 KVAR 3 计算变压器低压侧的计算负荷 n cpc PKP 23 n cqc QKQ 23 2 3 2 33ccc QPS N c c U S I 2 3 3 3 式中 n 车间 配电干线 数 3c P 变压器低压侧的有功计算负荷 KW 3c Q 变压器低压侧的无功计算负荷 KVAR 3c S 变压器低压侧的视在计算负荷 KVA 3c I 变压器低压侧的计算电流 A N U2 变压器低压侧的额定电压 KV 4 计算变压器高压侧的计算负荷 ccc pPP 34 ccc qQQ 34 2 4 2 44ccc QPS N c c U S I 1 4 4 3 3 3 08 0 012 0 cc cc Sq Sp 式中 4c P 变压器高压侧的有功计算负荷 KW 4c Q 变压器高压侧的无功计算负荷 KVAR 4c S 变压器高压侧的视在计算负荷 KVA 4c I 变压器高压侧的计算电流 A N U1 变压器高压侧的额定电压 KV c p 变压器的有功功率损耗 KW c q 变压器的无功功率损耗 KVAR 三 三 实验报告 1 负荷计算公式 2 负荷计算表 四 附录 某机械加工厂各车间用电设备 1 机加工车间 冷加工机床 20 台 160KW 起重机 2 台 46KW JC 15 照明 5KW 2 热处理车间 非自动装料电阻炉 3 台 105KW 通风机 5 台 15KW 起重机 1 台 25KW JC 15 照明 3KW 3 铸造车间 铸造设备 8 台 20KW 通风机 3 台 30KW 起重机 1 台 4KW JC 15