某工厂10kv车间变电所电气部分设计

某工厂 10kV 车间变电所电气部分设计 摘 要 本设计的题目为 某工厂 10kV 车间变电所电气部分设计 设计的主要内容包括 10 0 4kV 变电所主变压器选择 变电所 电气主接线设计 短路电流计算 负荷计算 无功功率补偿 电气设备选择 母线 高压断路器 隔离开关 电流互感器 电 压互感器 避雷器和补偿电容器 配电装置设计 继电保护规划设计 防雷保护设计等 其中还对变电所的主接线通过 CAD 制图直观的展现出来 本次设计的内容紧密结合实际 通过查找大量相关资料 设计出符合当前要求的变电所 本变电所对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法 为减少无功损耗 提高电能的利用率 本设计进行了无功功率补偿设 计 使功率因数从 0 74 提高到 0 96 短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算 而电气设备选择采用了按额定电流 选择 按短路电流计算的结果进行校验的方法 继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算 配 电装置采用成套配电装置 本变电所采用避雷针防直击雷保护 关键词 短路电流计算 继电保护 接地装置 变压器 目录 前 言 1 第 1 章 任务说明 3 1 1 设计要求 3 1 2 负荷情况 3 第 2 章 机加工车间的负荷计算 5 2 1 负荷计算 5 2 2 无功功率补偿 7 第 3 章 工厂变电所的设备选择及主接线设计 9 3 1 变电所主结线的选择 10 3 1 1 变电所主接线的选择原则 10 3 1 2 变电所主接线方案的选择 11 第 4 章 工厂供 配电系统短路电流计算 13 4 1 短路电流计算 13 4 2 绘制计算电路图 13 4 3 确定基准值 14 4 4 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 14 4 5 k 1 故障点的短路电流计算 15 4 6 k 2 障点的短路电流计算 16 第 5 章 变电所一次设备的选择校验 17 5 1 一次设备的选择与校验的条件和项目 17 5 2 变电所 10kV 侧一次设备的选择 19 第 6 章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择 24 6 1 10kV 高压进线的选择校验 24 6 1 1 10kV 高压进线与邻近单位联络线的选择 25 6 1 2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择 25 6 2 作为备用电源的高压联络线的选择校验 28 第 7 章 变电所二次回路方案的选择 30 7 1 高压断路器的操动机构控制与信号回路 30 7 2 变电所的电能计量回路 30 7 3 变电所的测量和绝缘监察回路 31 7 3 1 变电所高压侧测量和绝缘监察回路 31 7 3 2 变电所低压侧测量和绝缘监察回路 32 7 4 变电所的保护设备 32 7 4 1 对继电保护装置的基本要求 32 7 4 2 主变压器的继电保护装置 33 7 4 3 作为备用电源的高压联络线的极点保护装置 34 7 4 3 变电所低压侧的保护装置 35 前 言 变电所是电力系统的重要组成部分 它直接影响整个电力系统的安全与经济运行 是联系发电厂和用户 的中间环节 起着变换和分配电能的作用 无论国内国外 还是从管理方 运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识 变电站综 合自动化也采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术 本课题设计了一个某工厂的供电系统 在满足工厂供电设计中安全 可靠 优质 经济的基本要求的前 提下 首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求 进行了负荷计算 通过功率因数的计算 进行 无功补偿设计 包括无功补偿容量计算和补偿设备选择 校验 确定了工厂的供电方案 通过技术经济比较 确定了供电系统的主接线形式 选择了主变压器的台数和容量 其次 本文设计了厂区供电和配电网络 进行了车间变电所以及车间配电系统和车间电气照明设计 按 照经济电流密度法 选择了合适的导线和电缆 通过合理设置短路点 进行正确的短路电流计算 进行了主 要电气设备的选型和校验 最后 本文还进行了主变电压器和主要电力线路的继电保护设计 通过上述设计 基本确定了某机加工厂内部的供配电系统 并且在本设计中 尽可能选择低损耗电气设 备 以节约电能 体现了节能环保的设计思想 表 0 1 工厂供电设计依据的主要设计规范 序号规范代号规范名称 1GB50052 95供配电系统设计 2GB50053 9410kV 及以下变电所设计 3GB50054 95低压配电设计 4GB50055 93通用用电设备配电设计 5GB50057 94建筑物防雷设计 6GB50058 92爆炸和火灾危险环境电力装置设计 7GB50059 9235 110kV 变电所设计 8GB50060 923 110kV 高压配电装置 9GB50061 9766kV 及以下架空电力线路设计 10GB50062 92电力装置的继电保护和自动装置设计 11GBJ63 90电力装置的电测量仪表装置设计 12GB50064 XX电力装置过电压保护 13GB50065 XX电力装置的接地设计 14GB 94电力工程电缆设计 15GB 95并联电容器装置设计 16GB50034 92工业企业照明设计标准 17JBJ6 96机械工厂电力设计 18JGJ T16 92民用建筑电气设计 第 1 章 任务说明 1 1 设计要求 本设计的要求是根据本地某工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 确定变电所的位置和型式 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 确定防雷和接地设备 1 2 负荷情况 本厂多数车间为三班制 最大负荷利用小时 除 1 2 3 车间部分设备属二级负荷hT5000 max 外 其它均属三级负荷 低压动力设备均为三相 额定电压为 380V 电气照明设备为单相 额定电压为 220V 本厂的负荷统计参见下表 1 1 供电部门对功率因数的要求值 10kV 供电时 cos0 9 变电所位置已选定 每个车间距离变电所的距离为 1 车间 110m 2 车间 80m 3 车间 100m 4 车间 90m 表 1 1 车间负荷情况 车间设备类别各机械组代设备容量需要系数 d K cos 号 Pe kVA No 11800 70 95 No 2750 650 94 No 3154 70 430 92 No 435 20 20 5 1 动力 No 548 60 20 5 No 61820 40 9 2 动力 No 71560 680 88 续表 1 1 车间负荷情况 No 81870 490 78 照明 No 9120 360 88 No 101590 30 45 动力 No 111350 30 453 照明 No 1280 360 88 No 131800 30 5 No 141470 30 564 动力 No 15100 360 88 第 2 章 机加工车间的负荷计算 2 1 负荷计算 我国目前普遍采用的确定设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种 而前者应用最为普遍 需要系数法 用设备功率乘以需要系数和同时系数 直接求出计算计算负荷 当用电设备台数较多 各 台设备容量相差不甚悬殊时 通常都采用需要系数法计算 二次项系数法 将符合分为基本负荷和附加负荷 后者考虑一定数量大容量设备影响 当用电设备台数 少而容量相差悬殊 用二项式法计算 1 3 本设计结合实际情况 采用需要系数法确定 主要计算公式有 有功计算负载 N PKP d30 无功计算负载 tan 3030 PQ 视在计算负载 cos 3030 PS 计算电流 N U S 3 I 30 30 各用电车间负荷计算结果如表 2 1 所示 表 2 1 车间负荷计算表 计算负荷 编 号 名 称 类 别 各机械 组代号 设 备 容量 Pe kW 需要 系数 Kd cos Tan P30 kW Q30 kvar S30 kVA I30 A No 11800 70 950 3312641 6132 6201 5 No 2750 650 940 3648 817 651 978 8 No 3154 70 430 920 4366 528 672 3109 9 1 机 加 工 动 力 No 435 20 20 51 737 012 214 021 3 续表 2 1 车间负荷计算表 No 548 60 20 51 739 716 819 429 5 车 间 小 计 493 5 258116 6290 3441 1 No 61820 40 90 4872 834 980 9122 9 No 71560 680 880 5410657 3120 5183 0 动 力No 81870 490 780 8091 673 3117 5178 5 照 明 No 9120 360 880 544 32 34 97 5 2 铸 造 车 间 小 计 537274 7167 8321 9489 1 No 101590 30 452 047 795 4106161 1动 力No 111350 30 452 040 58190136 7 3 铆 焊 车 间 照 明 No 1280 360 880 542 91 63 35 0 小 计 302 91 1178199 3302 8 No 131800 30 51 735493 4108164 1动 力No 141470 30 561 4844 165 278 8119 7 照 明 No 15100 360 880 543 61 94 16 2 4 电 修 车 间 小 计 337 101 7160 5190 9290 全部线路 1669 5 725 5622 91004 31525 8 总计 380V 侧 取 p 0 90 K q 0 95 K 653591 8881 31339 由前面统计结果 取 计算总有功计算负荷 总无功计算负荷 p 0 90 K q 0 95 K 30 P 30 Q 总的视在计算负载 总的计算电流 30 S 30 I kWPKP653 5 7259 0 i 30 p 30 var 8 591 9 62295 0 i 30 p 30 kQKQ kVAQPS 3 881 8 591653 222 30 2 3030 A U S I N 1339 38 0 3 3 881 3 30 30 最大负荷时的功率因数 74 0 3 881653cos 3030 QP 计算的结果同样填入上表 2 2 无功功率补偿 在 供电营业规则 中规定 用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定 100kVA 以及以上电压供电的用户功率因数为 0 90 以上 其他电力用户和大 中型电力排灌站 趸购转售电 企业 功率因数为 0 85 以上 基于此 我们取 cos应大于 0 9 而由上面计算可知 cos0 740 9 低于 0 9 因此必须进行无功补偿 1 3 考虑到变压器本身的无功功率损耗 QT远大于其有功功率耗损 PT 一般 因此 TT PQ 5 4 在变压器低压侧进行无功补偿时 低压侧补偿后的功率因数应略高于 0 90 这里取 cos0 92 要使低压侧功率因数由 0 74 提高到 0 92 低压侧需装设的并联电容容量为 c3012 tantankvarQP var92 0arccostan74 0 arccostan653k 313 4 kvar 取 QC 450 kvar 参考附图 2 可知 选 PGJ1 型低压自动补偿屏 并联电容可选用 BWF6 3 50 1 型 因此 其电容器的个数为 950450 cc qQn 由于电容器是单相的 所以应为 3 的倍数 经计算 取 9 个正好 无功补偿后 变电所低压侧的计算负荷为 kVAkVAS 2 668 450 8 591 653 22 2 30 变压器的功率损耗为是 kWspT10 2 668015 0 015 0 2 30 kWsQT40 2 66806 0 06 0 2 30 变电所高压侧的计算负荷为 kWP66310653 1 30 kWQ 8 18140 450 8 591 1 30 kVAkVAS 5 687 8 181663 22 1 30 A U S I N 7 39 103 5 687 3 30 30 无功率补偿后 工厂的功率因数为 96 0 5 687663cos 1 30 1 30 sp 即工厂的功率因数9 0cos 因此 符合本设计的要求 无功补偿后工厂 380V 侧和 10kV 侧的负荷计算如表 2 2 所示 表 2 2 无功补偿后工厂的计算负荷 计 算 负 荷 项 目 cos P30 kWQ30 kvarS30 kVAI30 A 380V 侧补偿前负荷0 74653591 8881 31339 380V 侧无功补偿容量 450 380V 侧补偿后负荷0 98653141 8668 21015 2 主变压器功率消耗 1040 10kV 侧负荷总计0 96663181 8687 539 7 第 3 章 工厂变电所的设备选择及主接线设计 3 1 变电所主接线方案的选择 母线制是指电源进线与各馈出线之间的连接方式 常用的母线制主要有三种 单母线制 单母线分段制 和双母线分段制 方案 高 低压侧均采用单母线分段 优点 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同母线段 引出两个回路 用两个电路供电 当一段母线故障时 分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断 供电和不致使重要用户停电 供电可靠性相当高 可供一 二级负荷 缺点 当一段母线或母线隔离开关 检修时该母线各出线须停电 当出线为双回路时 常使架空线路出现交叉跨越 扩建时需向两个方向均衡扩 建 方案 单母线分段带旁路 优点 具有单母线分段全部优点 在检修断路器时不至中断对用户供电 缺点 常用于大型电厂和变电中枢 投资高 方案 高压采用单母线 低压单母线分段 优点 任一主变压器检修或发生故障时 通过切换操作 即可迅速恢复对整个变电所的供电 缺点 在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时 整个变电所仍需 停电 以上三种方案均能满足主接线要求 但第三种最经济 因此优先考虑 但可靠性较低 但如果高低压侧 有与其他的变电所相连的联络线时 则供电可高性将得到大大的提高 因此最终方案是高压侧采用单母线 低压侧单母线分段 同时旁路加上与其他的变电所相连的联络线 主接线电路图如图 3 2 所示 图 3 2 某车间变电所主接线电路图 第 4 章 工厂供 配电系统短路电流计算 4 1 短路电流计算 短路电流计算的方法 常用的有欧姆法和标幺值法两种 该设计采用标幺值法计算短路电流 在标幺值法中 参与运算的物体量均用其相对值 因此标幺值的概念是 该量的实际值 任意单位 某量的标幺值 该量的基准值 与实际值同单位 所谓的基准值是衡量某个物理量的标准或尺度 4 2 绘制计算电路图 短路点 k 1 k 2 取变压器两侧 因此短路计算电路图如图 4 1 所示 架空线l 5km QF K 1k 2 10kV380V 图 4 1 短路计算电路 4 3 确定基准值 设 低压侧 则基准电流 d S100MV A d1c 105 10k10 5kVUUV d2 0 4kV U kA MVA U I d d 5 5 10 5kV3 100 3 S 1 d 1 kA kV MVA U S I d d d 144 4 03 100 3 2 2 4 4 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1 电源的电抗标幺值 由任务资料断路器容量为 因此AMVSOC 300 33 0 300 100 1 AMV AMV X 2 架空线路的电抗标幺值 架空线路初选 LJ 120 验证在第 6 章进行 假设架空线路线间几何均距为 1500mm 则由附录表 14 可 查得 而线路长 5km 故架空线路的的电抗标幺值为 0 0 35 kmX 59 1 5 10 100 535 0 2 2 kV MVA X 3 电力变压器的电抗标幺值 根据第 3 章 3 1 节中对变压器台数和容量的选择结果 本设计中选择 2 台型号为 S9 500 10 的变压器 查附表 1 可得 其短路电压百分数 因此 k 4 U 8 500 100 100 4 3 AkV AMV X 绘短路等效电路图如图 4 2 所示 图上标出各元件的序号和电抗标幺值 并标明了短路计算点 1 0 332 1 59 3 8 4 8 k 1k 2 k 1 k 2 图 4 2 短路等效电路图 4 5 k 1 故障点的短路电流计算 1 总电抗标幺值 92 1 59 1 33 0 2 1 1 XXX k 2 三相短路电流周期分量有效值 kAkAXII kdk 9 292 1 5 5 1 1 3 1 3 其他短路电流 kAIII k 9 2 3 1 3 3 kAIish4 79 255 2 55 2 3 3 kAIIsh4 49 251 1 51 1 3 3 4 三相短路容量 MVAMVAXSS kdk 1 5292 1 100 1 3 1 4 6 k 2 故障点的短路电流计算 1 总电抗标幺值 92 5 459 133 0 4 3 2 1 2 XXXXX k 2 三相短路电流周期分量有效值 kAkAXII kdk 3 2492 5 144 2 2 3 2 3 其他短路电流 kAIII k 3 24 3 2 3 3 kAIish 8 44 3 2484 1 84 1 3 3 kAIIsh 5 26 3 2409 1 09 1 3 3 4 三相短路容量 MVAMVAXSS kdk 9 1692 5 100 2 3 2 计算结果综合如表 4 2 所示 1 7 表 4 2 短路计算结果 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 12 92 92 97 44 452 1 k 224 324 324 344 826 516 9 第 5 章 变电所一次设备的选择校验 5 1 一次设备的选择与校验的条件和项目 1 按正常工作条件 包括电压 电流 频率 开断电流等选择 1 工作电压选择 设备的额定电压 UN e不应小于所在线路的额定电压 UN 即 eNN UU 2 工作电流选择 设备的额定电压 IN e不应小于所在线路的额定电压 IN 即 eNN II 3 按断流能力选择 设备的额定开断电流 I0c或断流容量 Soc 不应小于设备分段瞬间的短路电流有效值 Ik或短路容量 Sk 即 ock II ock SS 2 按短路条件进行动稳定和热稳定的校验 隔离开关 负荷开关和断路器的短路稳定度校验 1 动稳定校验条件 或 maxsh ii maxsh II 式中 开关的极限通过电流 动稳定电流 峰值和有效值 单位为 kA max i max I 开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 单位为 kA 3 sh i 3 sh I 2 热稳定校验条件 2 3 2 It ima tIt 式中 开关的热稳定电流有效值 单位为 kA It t 开关的热稳定试验时间 单位为 s 开关所在处的三相短路稳态电流 单位为 kA 3 I 短路发热假想时间 单位为 s ima t 短路发热假想时间 tima一般按下式计算 2 0 05 imak I tt I 在无限大容量系统中 由于 因此II 0 05 imak tts 式中 tk 短路持续时间 采用该电路主保护动作时间加对应的断路器全分闸时间 当时 1 k ts imak tt 电流互感器的短路稳定度校验 1 动稳定校验条件 或 maxsh ii 3 3 1sh 2K10i esN I 2 热稳定校验条件 或 3 ima t t II t 3 1 ima tN t K II t 3 考虑电气设备运行的环境以及有无防尘 防腐 防火 防爆等要求 4 按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能 互感器的二次负荷和准确级等进行选择 3 9 选择一次设备时应校验的项目如表 5 1 所示 表 5 1 选择一次设备的校验项目 短路电流校验一次设备名 称 额定电压额定电流开断电流 动稳定热稳定 环境条件其他 高低压熔断 器 高压隔离开 关 操作性能 高压断路器 操作性能 低压刀开关 操作性能 低压断路器 操作性能 电流互感器 操作性能 电压互感器 操作性能 母线 电缆 备注表中 表示必须校验项目 表示不必校验项目 表示一般可不校验 5 2 变电所 10kV 侧一次设备的选择 根据机械厂所在地区的外界环境 高压侧采用 GG 1A F 型户内移开式交流金属封闭开关设备 其内部 高压一次设备根据本厂需求选取 假设继电保护都做时间为 1 1s 断路器短路时间为 0 2s 初选设备 高压断路器 SN10 10I 高压熔断器 RN1 10 50 高压隔离开关 10T 200 6 8 GN 避雷器 FS4 10 电流互感器 LQJ 10 0 5 电压互感器 JDZ 10 因为继电保护都做时间为 1 1s 断路器短路时间为 0 2s 所以 tima tk 1 3 因此由上述一次设备验证条 件可知 高压断路器 SN10 10I 查附录表 2 可知额定电压为 10kV 额定电流 630A 额定开断电流 16kA 极限 通过电流 40kA 热稳定电流 16kA 本设计中 根据 5 2 节中高压断路器10 N UkV 39 7 N IA 的验证条件则 e 1010 NN UkVUkV e 63039 7 NN IAIA 162 9 ock IkAIkA 3 max 407 4 sh ikAikA 因此符合条件 223 2 tima I161 3332 8It11t 高压隔离开关 查附录表 3 可知额定电压为 10kV 额定电流 200A 动稳定电流峰200 10 8 6 TGN 值为 25 5kA 热稳定电流为 10kA 本设计中 根据 5 2 节中高压隔离开关10 N UkV 39 7 N IA 的验证条件则 e 1010 NN UkVUkV e 20039 7 NN IAIA 因此符合条件 3 max 22 57 4 sh ikAikA 223 2 tima I101 3130It11t 电流互感器 LQJ 10 查附录表 8 可知额定电压为 10kV 额定电流一次 100A 二次 5A 1s 热稳定倍数 90 动稳定倍数 225 本设计中 根据 5 2 节中电流互感器的验证条件则 10 N UkV 39 7 N IA e 1010 NN UkVUkV e 10039 7 NN IAIA 动稳定校验条件 3 3 1sh 2K10i esN I 3 3 sh 2225 100 1031 8i7 4 热稳定校验条件 3 1 ima tN t K II t 因此均满足条件 3 1 3 90 0 192 93 3 1 ima t I t 高压熔断器 查附录表 6 可知 RN1 10 50 额定电压 10kV 额定电流 50A 熔体电流 40A 本设计中 根据 5 2 节中电流互感器的验证条件则 10 N UkV 39 7 N IA e 1010 NN UkVUkV 因此满足条件4039 7 N FEN IAIA 表 5 2 变电所 10kV 侧一次设备的选择校验表 选择校验项目电压电流 断流能 力 动稳定度热稳定度 参数UNI30Ikish装置地 点条件数据10kV39 72 9kA7 4 kA 113 19 2 2 额定参数UNINIocimaxtI 2 t 高压少油断路器 SN10 10I 10KV63016kA40kA332 8 电流互感器 LQJ 1010KV100 5A 31 89 避雷器 FS4 1010KV 高压隔离开关 6 8 10 200GNT 10KV200A 25 5kA130 电压互感器 JDZ2 10 10 0 1KV 表 5 2 所选设备均满足要求 第 6 章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择 6 1 10kV 高压进线的选择校验 6 1 1 10kV 高压进线与邻近单位联络线的选择 采用 LJ 型铝绞线架空敷设 接往 10kV 公用干线 初选 LJ 120 型号的架空线 下面从两个方面进行验 证 1 校验发热条件 查附表 14 LJ 120 型铝绞线的允许载流量 假设环境温度为 35 满足 a130 33439 7IAIA 发热条件 2 校验机械强度 查附表 13 得 10kV 架空钢芯铝线的最小截面 因此所选的 LJ 120 型铝绞线也满足机 2 min 35mm A 械强度要求 由于此线路很短 不需校验电压损耗和检验经济电流密度 6 1 2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择 采用 YJL22 10000 型交联聚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 查附表 17 可知 初选缆芯为 35 mm2的交联电缆 其 30 39 7IA 满足发热条件 a130 10539 7IAIA 2 校验短路热稳定 按下式校验 222 3 min 35mmAmm33mm 77 0 75 2900 C t IA ima 式中的 C 值是短路热稳定系数由附录表 12 查得 因此 YJL22 10000 3 35 电缆满足要求 6 2 作为备用电源的高压联络线的选择校验 采用 YJL22 10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设 与相距约 2Km 的相邻单位变配电所的 10kV 母线相联 1 按发热条件选择 工厂总负载容量为 496 6kVA 最热月土壤平均温度可AVVAI 7 28k103k 6 496 30 视为 25 查附表 17 初选缆芯截面为 25 mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆 其满足发 301 90IAIa 热条件 2 校验电压损耗 查附表 15 可查的缆芯为 25 mm2的铝芯电缆的 按缆芯工作温度 75 计 km 54 1 0 R 又的 线路长度按 2km 计 因此按下式km 12 0 0 XWPk 4 561 30 kvar 2 493 30 Q 计算得 V kV U183 10 212 0 2 439 254 1 4 561 5 8 1 100 10000 183 al UVVU 满足允许电压损耗 5 的要求 表 6 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 型铝绞线 三相三线架空敷设 主变引入电缆 YJL22 10000 3 35 交联电缆 直埋 至 1 号厂房 VLV22 1000 3 240 1 120 型铜芯四芯电缆 架空 至 2 号厂房 VLV22 1000 3 300 1 150 型铜芯四芯电缆 架空 至 3 号厂房 VLV22 1000 3 240 1 120 型铜芯四芯电缆 架空 380V 低 压出线 至 4 号厂房 VLV22 1000 3 240 1 120 型铜芯四芯电缆 架空 与相邻单位 10kV 联络线 YJL22 10000 3 25 交联电缆型 直埋 第 7 章 变电所二次回路方案的选择 7 1 高压断路器的操动机构控制与信号回路 断路器采用手力操动机构 其控制与信号回路 如图 7 1 所示 图 7 1 电磁操刀的断路器控制与信号回路 7 2 变电所的电能计量回路 变电所的电能计量用的是电测量仪表 这里的 电测量仪表 按 GBJ63 90 电力装置的电测量仪表装置设计规范 的定义 是对电力装置回路的 电力运行参数所经常测量 选择测量 记录用的仪表和作计费 技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称 为了监视供电系统一次设备 电力装置 的运行状态和计量一次系统消耗的电能 保证供电系统安全 可 靠 优质和经济合理地运行 工厂供电系统的电力装置中必须装设一定数量的电测量仪表 电测量仪表按其 用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两类 前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量 选择测量和记 录用的仪表 后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量 计量的仪表 即各种电度表 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 并据以计算每月工厂的平均功率因数 计量柜由上级供电部门加封和管理 12 7 3 变电所的测量和绝缘监察回路 7 3 1 变电所高压侧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 其中电压互感器为 3 个 JDZJ 10 型 组成 Y0 Y0 开口三 角 的结线 用以实现电压测量和绝缘监察 其结构图如图 7 2 所示 图 7 2 6 10kV 线路测量和计量仪表的原理电路 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 7 3 2 变电所低压侧测量和绝缘监察回路 低压侧的动力出线上 均装有有功电度表和无功电度表 低压照明线路上装有三相四线有功电度表 低 压并联电容器组线上 装有无功电度表 每一回路均装有电流表 低压母线装有电压表 仪表的准确度等级 按规范要求 220 380V 线路测量和计量仪表的原理电路如图 7 3 所示 图 7 3 220 380V 线路测量和计量仪表的原理电路 7 4 变电所的保护设备 7 4 1 主变压器的继电保护装置 电力变压器的常见故障及异常的运行状态 一般应装设下列继电保护 1 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 瞬时动作与信号 当产生大量瓦斯时 应动作于高压 侧断路器 2 装设反时限过电流保护 变压器内外部故障或异常运行都可能导致其过电流现象 应设置相应的电流保护 采用 GL15 型感应式过电流继电器 两相两继电器式结线 去分流跳闸的操作方式 因为他具有反时限 动作特性和速断特性 1 过电流保护动作电流的整定 AAIL 0 55 5 103 5002 max 取 3 1 rel K1 w K205100 i K8 0 re K 因此 动作电流 AAKKIKKI L 5 4 208 0 0 5513 1 iremaxwrelop 故动作电流整定为 5A 2 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 10 倍动作电流动作时间 可整定为 最短的 0 5s 3 过电流保护灵敏系数的检验 已知 2 min 2 0 866 24 3 100 4 842 kT k IIKKVKVA AKKII Wiopop 1001205 1 因此其保护灵敏系数为 842 1008 4 1 5 P SAA 满足灵敏系数 1 5 的要求 3 装设电流速断保护 变压器的过电流保护虽然能保护整个变压器 但动作时限较长 切除故障不迅速 故需要装设反应迅速 的电流速断保护 利用 GL15 的速断装置 1 速断电流的整定 已知 kAII Kk 5 14 3 2 max 3 1 rel K1 w K205100 i K 因此速断电流为 254 010 T K max 1 3 1 2430063 20 25 relw qbK iT KK IIAA K K 速断电流倍数整定为 63 106 qbqbop KII Kqb可不为整数 但必须在 2 8 之间 2 电流速断保护灵敏系数的检验 已知 kAkAII k k 5 29 2866 0 2 1 min AKKII wiqbqb 100012050 1 因此其保护灵敏系数为 5 21000 2500 AASP 按 GB50062 92 规定 电流保护 含电流速断保护 的最小灵敏系数为 1 5 因此这里装设的电流速断保 护的灵敏系数是达到要求的 7 4 2 作为备用电源的高压联络线的极点保护装置 1 装设反时限过电流保护 亦采用 GL15 型感应式过电流继电器 两相两继电器式结线 去分流跳闸的操作方式 2 装设电流速断保护 亦利用 GL15 的速断装置 其电力变压器继电保护原理图如图 7 4 所示 图 7 4 10kV 电力变压器继电保护原理图 结 论 此论文设计了 10kV 变电所 这是一次综合设计的