某冶金机械修造厂总降压变电所及配电系统

1、一.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 Kx=0.4 cos 小=0.65 tan 小=1.17P30 = Kx - Pe=0.4*2000=800kWQ30 = P30 tan 小=800*1.17=936kVARS30 = P30/cos 小=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小

2、tan .计算负荷KE变 电 所P30(kW)Q30(kVAR)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狮焊车间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锻造车

3、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荷如下

4、:序号KIP30 (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力=0.92K 电=0.9Q3。总,二2

5、945kVAR无功功率补偿前：取 K方=0.9% 总=2643kWP30 = K?*2643=2378kWQ30= K 9*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：Qcc= P30 (tan »tan "= q P30 =2378*0.06=142.68kVAR(2)补偿后的的计算负荷为：P30 =2378kW Q30 =2650-142.68=2507.32kVARS30=3456kVA二.变电所位置和型式的选择变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比

6、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及主接线方案的选择电力变压器是变电所中最

7、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书I）,这里不涉及该种情况。主接线方案：由于采用双回电源进线，总降压变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

8、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。四.短路电流计算1. 电源架空线L=8KMK-1K-21 .确定基准值取 Sj =100MVAU ji=37KVU j2=10.5KVI =SjIj1 = K1I=_Sj_j100 .八=_ KA = 1.56KA3 37100 KA = 5.5KA,3 10.5系统电抗：XMa 3_05Sdmax 200Xm=2Sd min篙O'计算短路电路中各主要元件的电抗标么值架空线路Xl =0.4Sj 100-4 =0.42=0.0292U 21372电力变压器 Uk %

9、= 7SNT =4000MV AXtUk% Sj7 100=1.75100 Snt100 4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高低压电气设备如下:1. 35KV侧设备备名称，型号及、工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-35备注U=35KV35KV35KV35KV35KV35KVI=82.48A1000A600A150/50I，=1.97KASd =126.26MVA1

10、500MVA雷=5.02KA63.4KA50KA100xV2x150 = 21.2KAI2t =1.9 72*0.34Jtj1t2t =24.82 x4“142 M 4”1t2t =(65m0.15)2x1”2. 10KV侧设备飞、视备名称，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=10KVI=274.9AiCh)=2.1KAI 2=0.82 72 *0.34Sd =52.9MVA10KV600A52KA1t2t =20.22 X4“350MVA10KV600A52KA50KA10KV10KV60

11、0A10KV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。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,其中 Ial>I301 .高压线路选择计算电流I30=55A当地最热月平均最高气温25查表 17-1 ，选芯线截面A=10mm 2N线选择：按 A0>0.5A A0=5 mm2PE 线选择：APE=A=0mm2高压线路的选择：BLX-500-(3*10

12、+1*5+PE10)2低压线路的选择同理高压线选择：低压线路的选择BLX-500-(3*25+1*16+PE25)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 2电缆：Aec=55/1.73=32 mm 2七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A RD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APD,提高供

13、电的可靠性，而且还应装设绝缘监视装置和中央信 号装置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，动作于信号八防雷和接地装置的整定防雷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。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

14、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。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。（ 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。（3）利用三角形排列的顶线兼作

15、防雷保护线由于310KV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。（ 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。（ 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

16、气式避雷器或保护间隙。2 变配电所的防雷措施（ 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。(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 310KV主变压器的最大电气如下表。雷雨季节经常运行的进线路数123>4避雷器至主变压器的最大电气距离小15232730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

17、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。IT系统)，其中性点可装设阀(3)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(如式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。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。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

18、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 <10Q 。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 e20mm的镀锌圆钢，长11.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应

19、有3m以上距离。(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。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。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。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，此变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：RE < 4 r35010*(0.5

20、 0*35) A = 0.014A120RE _=85714IE因此公共接地装置接地电阻 RE <4Q o(2)接地装置的设计 采用长2.5m, 4 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23 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：RE满足RE <40的接地电阻要求。RE1 £RE(1)l 2.5=40I.140 =3.85'.

21、116*0.65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。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

22、点与接地网连接。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 Q式中 IE 的计算为IE = IC = 60(60 +35 X 4)A/350 = 34.3A故 RE 0 350V/34.3A = 10.2 Q综上可知，此配电所总的接地电阻应为REC 10a( 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23m ,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 40mme4mm 的扁钢焊接。( 3 )计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的p = 100 m则单根钢管接地电