某冶金机械修造厂总降压变电所及配电完整系统

1、负荷计算和无功功率补偿1负荷计算 根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的P30 、Q30、 S30 、 I30 ， 然后列出表格。铸造车间： Pe =2000kW K x =0.4 cos =0.65 tan =1.17P30 =Kx Pe=0.4*2000=800kWQ30 = P30 tan =800*1.17=936kVARS30 =P30 /cos =800/0.65=1231.3kVAI30 =S30 / 3 Un=1231.3/1.732*380=1.87kA同理，如上计算，分别算出其余车间及部门的计算负荷，并列出表格如下：序 号车间或用电 单位名称设备 容量 （kW）Kxcos

2、tan计算负荷K变 电 所P30 (kW)Q30 (kV AR)S30(kVA)1铸造车间20000.40.651.178009361231.30.9No12铸铁车间10000.40.71.02400408571.40.9No23砂库1100.70.61.3377102.4128.10.94铆焊车间12000.30.451.98360712.8798.60.9No351 水库房280.750.80.752115.7526.250.96空压站3900.850.750.88331.5291.72441.580.9No47机修车间1500.250.651.1737.543.87557.70.98锻造

3、车间2200.30.551.5266100.32120.10.99木型车间185.80.350.61.3365.0386.5108.20.910制材场200.280.61.335.67.59.30.911综合楼200.911181825.50.912锅炉房3000.750.80.75225168.75281.250.9No5132 水库房280.750.80.752115.7526.250.914仓库 1,2880.30.651.1726.430.8840.60.915污水提升站140.650.80.759.16.82511.3750.9合计5754-264329453878各车间变电所计算负

4、荷如下：第1 页序号KP30 (kW)Q30 (kVAR)S30 (kVA)No10.9720842.41108.2No20.9429.3510.4666.9No30.9342.9728.55805.2No40.9471.27493.11682.11No50.9253.35199.98322.742 无功功率补偿工厂中由于有大量的电动机、电焊机及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降 低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提供其自然功率因数的情况下，尚达 不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿要求工厂最大负荷时的功率因数 不得低于 0.9 ，我们取 cos=0.92 矚慫润厲钐瘗

5、睞枥庑赖。无功功率补偿前：取 K P=0.9K Q =0.9P30总 =2643kWQ30总=2945kVARP30=K P*2643=2378kW Q30=K Q *2945=2650kVAR S30 =3560kVA cos= P30 /Q30 =0.897补偿前，这时变压器容量选 4000kVA(1)无功补偿装置容量：cc= P30 (tan-tan)= qc P30 =2378*0.06=142.68kVAR (2)补偿后的的计算负荷为：P30 =2378kW Q30 =2650-142.68=2507.32kVAR S3 0 =3456kVA 二变电所位置和型式的选择 变电所位置的选

6、择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：a) 接近电源侧b) 进出线方便c) 设备运输方便d) 尽量接近负荷中心第2 页e) 不应设在有剧烈振动或高温的场所f) 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所g) 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h) 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 上方或正下方变电所的总体布置，应满足以下要求： 1便于运行维护和检修 2保证运行安全 3便于进出线 4节约土地和建筑费用 5适应发展要求 依据上述原则和要求，总降压变电所位置如图某冶金机械修造厂总降压变电所总平 面图所示(附)三变电所主变压器台数和容量

7、及主接线方案的选择 电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其主要功能是将电力系统的电能电压升 高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。在该厂采用两台变压器非并列运行， 一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用，此时两台变压器均按最大负荷时变 压器负荷率为 100% 考虑，所以 ST 可选为 4000kVA, 其对应的符号为： SL7-4000 聞創沟燴鐺 險爱氇谴净。当两台变压器并列运行时，其中每台变压器容量的选择应满足以下两个条件：ST =(0.60.7) S30和 ST S30(I II) ，这里不涉及该种情况。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 主接线方案： 由于采用双回电源进线，总降压变

8、电所主变压器一般都在两台或两台以上，在这种 情况下变电所高压侧多采用桥型接线，由于供电线路短，用户负荷变化大，主变压器需 要频繁操作，因此采用外桥。由于装设两台变压器，因此变压器低压侧可以采用单母线 分段接线方式，一般分两段。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。四短路电流计算第3 页1 电源架空线 L=8KMK-1K-21确定基准值取 Sj =100MV A U j1 =37KVU j 2 =10.5KVSjI j1 = 3UJ1100 KA 1.56KA3 37SjI j2= 3UJ2100 KA 5.5KA3 10.5系统电抗： XMSjSdmax100 0.5200XmSj100Sdmin0.571

9、75计算短路电路中各主要元件的电抗标么值Sj100架空线路 Xl 0.4 2j 0.4 2 0.0292U j137电力变压器 Uk% 7 SNT =4000MV AXTU k% Sj100 SNT100 47 100 1.75求 K-1、 K-2 点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量五电所一次设备的选择与校验根据上述短路电流计算结果按正常工作条件选择和按短路情况校验确定的总降压变电所第4 页高低压电气设备如下：135KV 侧设备设备名称，型号及保证值计算数据高压断路器SW2 -35隔离开关GW2 -35GD/60电压互 感器JDJJ-35电流互感器 LCW-35避雷 器 FZ-3

10、5备注U=35KV35KV35KV35KV35KV35KVI=82.48A1000A600A150/50I d(3) =1.97KASd =126.26MVA1500MVAic(h3) =5.02KA63.4KA50KA100 2 150 21.2KAI 2tj =1.9 72 *0.34I t2.t 24.82 4142 4I t2.t (65 0.15)2 12 10KV 侧设备设备名称，型号及保证值计算数据高压断路器SW2 -10隔离开关GN8-10T/600电压互感器JAJ-10-300/5隔离开关避雷器FZ-35备注U=10KV10KV10KV10KV10KV10KVI=274.9A

11、600A600A600Aic(3h) =2.1KA52KA52KAI 2tj =0.82 72 *0.34I t2.t 20.22 450KASd =52.9MVA350MVA六变电所高低线路的选择本变电所的高低压线路均采用树干式，因其有以下优点：能减少有色金属消耗量；采用的高压开关投资较少。但同时有以下缺点：供电可靠性较低，当高配电干线发生故障或检修时，接与干线的所有变电所都要停电，且其在适应自动化方面性能较差。 彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。按发热条件选择三相系统中的相线截面时， 允许载流量 Ial 通过相线的计算电流 I30，第5 页其中 IalI301高压线路选择计算电流 I30=55A当地最

12、热月平均最高气温 25查表 17-1 ，选芯线截面A=10mm 2N线选择： 按 A00.5A A0=5 mm2PE线选择： APE=A=10mm2高压线路的选择： BLX-500-(3*10+1*5+PE10)2低压线路的选择BLX-500-(3*25+1*16+PE25)同理高压线选择：低压线路的选择3经济截面 Aec年最大负荷利用小时 30005000h架空线(铝)Aec=I30/jec=55/1.15=48 mm电缆：Aec=55/1.73=32 mm七变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 1二次回路方案选择： 二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监视

13、 系统及其他二次回路所需的电源二次回路是用来控制、指示、监测和保护一次电路运 行的电路设置自动重合闸以使短路器自动重新合闸，迅速恢复供电；准备备用 电源，自动投入装置，提高供电的可靠性，而且还应装设绝缘监视装置和中央信 号装置 謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2继电器保护的整定： 对于线路的相间短路保护， 主要采用带时限的过电保护和瞬时机构， 使断路器跳闸， 切除短路故障部分。对于单相接地保护可才用绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母 线上，动作于信号 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。八防雷和接地装置的整定防雷第6 页1 防雷设备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

14、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。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。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。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。2 防雷措施1 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

15、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。 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。（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。 預頌圣鉉 儐歲龈讶骅籴。（3 ）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于 3 10KV 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。 渗

16、釤呛俨匀谔鱉调硯錦。（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。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。（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。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。2 变配电所的防雷措施第7 页（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

17、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。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。（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 3 10KV 主变压器的最大电气如下表。 坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。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。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。（3

18、 ）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。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。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。 綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。1 变电站的防雷保护并引出两根接地线与变电站则应该在变电所外面的适1）直击雷的保护 在变电站屋顶装设避雷针或者避雷带，公共接地装置相连。如变电站的主变压器装设在室外或者有露天配电装置时，当位置装设独立的避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包

19、围整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护范围之内时，则可不另设独立的避雷针。按照规定，独立避雷针的接地电阻 RE 10 。通常采用 36 根长 2.5m， 50mm 的钢管，在装避雷 针的杆塔附近做一排或者多边形排列，管间距离 5m ，打入地下 ，管顶距地面 0.6m。接 地管间用 40mm*4mm 的镀锌扁钢焊接连接。引下线用 25mm*4mm 的镀锌扁钢，下与接第8 页地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用 20mm 的镀锌圆钢， 长 1 1.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有 3m 以上距离。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦

20、。 （2）雷电侵入波的防护1）在 10KV 电源进线的终端杆上装设 FS410 型阀式避雷器。引下线用 25mm*4mm 的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器的接地端螺栓连接。 猫虿驢绘燈鮒诛髅 貺庑。2）在 10KV 高压配电室内装设有 GG1A（f）54 型开关柜，其中配有 FS4 10 型避雷器，靠近主变压器。主要靠此避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3）在 380V 低压架空出线杆上，装设保护间隙，或者将其绝缘子的铁脚接地，用 以防护沿低压架空线侵入的雷电波。 構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2变电所公共接地装置的设计（1）接地电阻的要求， 按表查得， 此变电

21、所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：RE 410*(0.5 0*35)350A 0.014 ARE1I2E0 8571.4因此公共接地装置接地电阻 RE 4 。（ 2）接地装置的设计 采用长 2.5m， 50mm 的钢管 16 根，沿变电所三面均匀布置（变电所前面布置两排） ，距变电所 m，管距 5m，垂直打入地下，管顶离地面 0.6m 。 管间用 40mm*4mm 的镀锌扁钢焊接相连。 变电所的变压室有两条接地干线、 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相连，接地干线均采用 25mm*4mm 的镀锌扁钢。接地电阻的验算如下： 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。RE1 100l 2.5

22、40RRE(1)REn4016*0.653.85第9 页满足 RE 4 的接地电阻要求。接地1 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，称为自然接地体。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。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。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

23、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。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。2 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（60 35 4）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2 3m ，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 40mm 4mm 的扁钢焊接。 凍鈹鋨劳臘锴痫婦 胫籴。（3 ）计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的 = 100 m则单根钢管接地电阻 RE（1） 100 m/2.5m