0245-某中外合资机械厂变电所及配电系统设计【全套9张CAD图+说明书】
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中外合资
机械厂
变电所
配电
系统
设计
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摘要
根据我国能源利用情况，供电设计的原则要求，按照设计任务书的详细要求，对该厂进行总体分析，然后着手对该中外合资机械厂的变电所及配电系统进行设计。在指导老师的悉心指导下、在同组成员尽心帮助下，同时借助不少参考文献，完成该次设计。
首先，对全厂的负荷进行系统计算，为确定供电系统的电力变压器、各种开关电器的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进行无功补偿，以减少变压器、电力线路、开关设备的功率损耗，从而减少电器元件的规格，降低它的功率损耗和电压损耗，减少投资。内容主要在第一章中体现。
其次，根据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器，确定变电所的所址、类型以及其主接线方案，其中包括变压器容量以及台数的确定，全厂配电系统的设计。内容包括第二、三、五、六章。
然后，按符合情况系统地对厂区进行设计，为了校验一次设备的短路稳定度，开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度，整定电流速断保护装置的动作电流，进行短路电流的计算，进而选择了电力线路和高低压电气设备。内容包括第四、七章。
最后，确定全厂配电系统的防雷接地系统设计。内容于第八章作比较详细的介绍。
关键词：电力变压器、无功补偿、功率损耗、短路稳定度、断流能力、灵敏度、动作电流、配电系统
- 内容简介：
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81 第 8 章 变电所防雷与接地设计 电压概念 过电压是指在电气设备上或线路上出现的超过正常工作要求的电压。按电压产生的原因不同，分为内部过电压，雷电过电压。 1、 内部过电压 由于电力系统中的开关操作，出现故障或其他原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其过渡过程中出现因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压。 2、 雷电过电压 又称为大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内的设备或构筑物遭受到来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达 1 亿伏，其电流 幅值可高达几十万安培，因此对供电系统危害极大，必须采用有效措施加以保护，雷电压又有两种基本形式：一种是雷电直接击中电气设备，线路或构筑物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地，从而产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电，这称为直接雷击或直击雷。另一种是雷电对设备、线路或其他物体的静电感应或电磁感应所引起的过电压，称为雷电感应或感应雷。雷电过电压的形式除了以上直击雷和感应雷两种基本形式外，还有沿着线路侵入变配电所或用户的过电压波，称为雷电波侵入或高电位侵入，这种雷电波侵入可由线 路上遭受直击雷或感应雷引起的。 雷措施 1、装设避雷针 用来保护整个配电所，使之免遭直接雷击 2、高压侧装设阀式避雷器 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。要求避雷器应尽量靠近变压器安装，其接地线应与变压器低压侧中性点及金属外壳连在一起接地。如果进线具有一段引入电缆的架空线82 路，则阀式避雷器或排气式避雷器应装在架空线路终端的电缆头处。 3、低压侧装设阀式避雷器或保护间隙 这主要是在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿变压器的绝缘，低压中性点接地时宜选用低压无间隙金 属氧化物避雷器。 护范围的确定 保护范围的确定目前采用了 荐的“滚球法”，就是选择一个半径为球半径）的球体，沿需要保护直击雷的部位滚动，如果球体只接触到避雷针（线）或避雷针（线）与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针（线）的保护范围之内。 单支避雷针的保护范围按下列方法计算：（参看下图） （ 1）当避雷针高度 弧线交于平行线的 A、 B 两点。 此弧线起到地面止的整个锥形空间，就是避雷针的保护范围。 83 面上的保护半径，按下式计算： ( 2 ) ( 2 )x r x r xr h h h h h h （ 9 式中 下式计算 0 ( 2 )rr h h h（ 9 （ 2）当避雷针高度 在避雷针上取高度余做法与上面一样。 雷设计 先计算建筑物的年预计雷击次数，用下列公式来计算： 1 . 30 . 0 2 4 T A 式中： N 建筑物的年预计雷击次数（次 /年） 年平均雷暴日数，按当地气象台、站资料确定 与建筑物截收雷击次数相同的等效面积（ 2 而 6 2 ( ) ( 2 0 0 ) ( 2 0 0 ) 1 0 W L W H H H H 式中 L、 W、 H 分别为建筑物的长、宽、高 （单位： m） 本变电所的长尾 20 米，宽为 9 米，高为 8 米。 所以 632 2 0 9 2 ( 2 0 9 ) 8 ( 2 0 0 8 ) 3 . 1 4 8 ( 2 0 0 8 ) 1 07 . 3 1 0 即： 1 . 3 30 . 0 2 4 1 3 0 7 . 3 1 0 0 . 0 1 5N 次 /年 查简明设计手册表 ，建筑物年预计雷击次数 N 一般性工业建筑物，属于第三类防雷建筑物。而现在 N=以该建筑物为第三类防雷建筑物。 （ 1）变电所的防雷设计 由简明设计手册表 ，对平面屋面的建筑物，当宽度不大于20m 时，可沿周边敷设一周避雷带。 84 1、 避雷带采用截面为 48扁钢，厚度为 4屋顶周围装设，高出屋面 150持卡间距 为 2、 防雷接地装置与电气设备的接地装置及埋地的金属管道相连。 3、 引下线一般不能少于两根，采用 6圆钢， （ 2）对直击雷的防护 下面确定变电所的保护范围： ( 2 ) ( 2 )2 2 ( 2 6 0 2 2 ) 8 ( 2 6 0 8 )1 6 . 5 1 5x r x r xr h h h h h 能对变压器起到保护作用。 （ 3）避雷器的选择校验 1、 高压阀式避雷器的选择校验 ： a、 额定电压：按电网额定电压选择 b、 灭弧电压：在中性点非直接接地系统中，不得低于设备最高运行线电压；在中性点直接接地系统中，取为设备最高运行相电压的 80%。 c、 工频放电电压：在中性点非直接接地系统中，一般大于设备最高运行相电压的 ；在中性点直接接地系统中，应大于设备最高运行相电压的三倍。 d、 绝缘配合：被保护设备绝缘的基本冲击电压水平（约为设备冲击试验电压的 90%）应大于避雷器残余的 15%，不过一般满足条件，可不再校验。 2、 我国生产的 列 310电用阀式避雷器用做保护变配电所设备和线路免受大气过电压的损害。其技术数据见工厂常用电气设备手册上册表 5择校验如下 ： a、 对于 雷器额定电压为 灭弧电压见简明设计手册表 是 足条件 b、 工频放电电压为 2631设备最高运行时的相电压的 为 ( c、 满足工频放电电压。 由此选择 阀式避雷器 地的设计 1、接地的目的及对人体的影响 接地的一个主要目的是为了保障人身安全。电流通过人体时，人体内部组85 织将产生复杂的作用。人体触电可分为两种情况：一种是雷击或高压触电，较大的安培数量级的电流，通过人体所产生的热效应，化学效应和机械效应，将人体的肌体遭受严重的电灼伤，组织炭化坏死以及其他难以恢复的永久伤害。另一种是低压触电，在数十至数百毫安电流作用下，使人的肌体产生病理性反应，轻的针刺痛感，或出现痉挛，血压升高，以致昏迷等暂时性的功能失常，重的可引起呼吸停止、心跳骤停，心室纤维性颤抖等危急生命的伤害。 2、接地的类型 1、工作接地 为保护电力系统和设备达到正常工作要求而进行接地 2、保护接地 为保障人身安全防止间接触电而将设备的外围可导电部分进行接地。其形式有两种：一种是设备的外露可导电部分经各自的 分别直接接地。另一种是设备的外露可导电部 分经公共接的 或 接地。 3、重复接地 将零线上的多点与大地多次做金属性连接。 3、接地的范围 下列电气设备外露导电部分几装置外导电部分，均应接地或接保护线 、箱的框架，金属架构和钢筋混凝土架构，以及靠近带电体的金属围栏和金属门 导线的钢管和电缆接线盒，终端盒的金属外壳。 避雷线的小接地短路电流架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔。 4、接地装置的计算 对于大接地电流系统，不论自然接地体是否符合要求， 仍应装设人工接地体，本设计中采用垂直接地体。有工厂供电 ，人工接地体中的垂直接地体采用直径为 50度为 钢管最为经济合理，为了减少外界温度变化时对流散电阻的影响，埋如地下的垂直接地体上端距地面不应小于 1、由设计规范要求知变电所允许的接地电阻值 42、接地装置的初步方案 现初步考虑周围绕变电所建筑物四周，距变电所墙脚 23m，打入一圈直径50 钢管接地体，每隔 5m 打入一根，管间用 40 4 的扁钢焊接。 86 3、计算单根钢管接地电阻 查工厂供电附表 24，得砂质黏土的 100 m 所以单根钢管接地电阻( 1 ) 1 0 0 2 . 5 4 0 4、确定接地钢管数和最后方案 根据( 1 ) 4 0 4 1 0，考虑到管间屏蔽效应，初选 15 根直径为 50 钢管做接地体，以 1 5 2n a l和 查工厂供电附表 25，按1 0 2 0 2n n a l 和在的 值取中间值，因此可取 所以 ( 1 ) 40 150 . 6 6 4E 考虑到接地体的均匀对称布置，选 16 根直径为 50为 钢管作接地体，管距 5m，用 40 24的扁钢管连接，缓刑布置。 查工厂配电设计手册式 14平接地极的接地电阻计算公式为： 2( l n )2 h d 式中： 土壤电阻率 ( m ) l 接地体长度 (m) h 接地体埋深 (m) d 接地极的直径或等效直径（ m） A 水平接地极的形状系数（环
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