机械工厂供电系统设计

CHANGZHOUINSTITUTEOFTECHNOLOGY供电技术课程设计题目：机械工厂供电系统设计二级学院〔直属学部〕：专业：班级：学生姓名：学号：指导教师姓名：职称：年月目录第一章绪论错误！未定义书签。1.1工厂供电的意义错误！未定义书签。1.2设计概述4第二章负荷计算及功率补偿72.1负荷计算的内容和目的72.2负荷计算的方法72.3无功功率补偿11第三章变电所一次系统设计143.1变电所的配置错误！未定义书签。3.2变压器的选择153.2.1变压器型号选择153.2.2变压器的台数和容量确实定153.3全厂变电所主接线设计163.3.1对变电所主接线的要求163.3.2变电所主接线方案163.3.3变电所主接线设计173.4变电所的布置和结构设计173.4.1变电所的布置设计173.4.2变电所的结构设计18第四章电气设备的选择204.1短路电流计算204.2电气设备选择25第五章电力变压器继电保护设计305.1电力变压器继电保护配置305.2电力变压器继电保护原理展开图设计305.3电力变压器继电保护整定计算31第六章厂区线路设计336.1电力线路的接线方式336.2电力线路的结构336.3．导线和电缆的选择33导线和电缆型号的选择原那么33高压导线的选择35低压导线的选择356.4厂区照明设计36第七章小结37参考文献38附录1：设备材料表39附录2:图纸40第一章绪论1.1工厂供电的意义工厂供电，就是指工厂所需电能的供给和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供给用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品本钱中所占的比重一般很小〔除电化工业外〕。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品本钱中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产本钱，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供给突然中断，那么对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于开展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。变电所是电力系统的一个重要组成局部，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能平安、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。工厂供电，就是指工厂所需电能的供给和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供给用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品本钱中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产本钱，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供给突然中断，那么对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于开展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品本钱中所占比例一般很小〔除电化工业〕在工业生产中的重要性，并不在于在产品本钱或投资总额所占比重多少，而在于工业生产实现电气化后可以大大增加产量，减轻工人劳动强度，降低生产本钱，提高产品质量，提高劳动生产率，改善工作条件，有利于实现生产过程自动化。另一方面，如果工厂电能供给突然中断，那么对工业生产可能造成严重后果。因此做好工厂供电工作对开展工业生、实现工业现代化都具有极其重要的意义，对于节约能源、支援国家经济建设同样也具有重大意义。本设计为工厂变电所设计，对在工厂变电所设计中的假设干问题如负荷计算，三相短路分析，短路电流计算，上下压设备的选择与校验，防雷与接地，变电所的过电压保护，计量无功补偿等几方面的设计进行了阐述。工厂供电工作要很好为工业生产效劳，切实保证工厂生产和生活用电的需要，同时做好节能工作，要从以下根本要求做起:〔1〕平安在电能的供给、分配和利用过程中，不应发生人生事故及设备事故。〔2〕可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。〔3〕优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。〔4〕经济供电系统投资要尽量少，运行费要低，尽可能节约电能和减少有色金属消耗。1.2设计任务及设计方案一、课程设计题目:机械工厂供电设计二、设计要求：满足电力负荷对供电的要求，符合个有关供电规程。三、原始资料：1.工厂总平面图〔参见附图〕。2.各车间用电设计资料〔参见附表〕3.电源情况：〔1〕电源电压等级：10千伏〔2〕电源线路：用一回架空非专业线向本厂供电，导线型号为LJ-70，线路长度为5公里，线路走向参看工厂总平面图。〔3〕电源变电所10千伏母线Sk.max=300MVA，Sk.min=200MVA。〔4〕电源变电所10千伏引出线继电保护的整定时限为1.6秒。4．全厂功率因素要求不低于《供用电规程》。5.计量要求高供高量。6.二部电价制收费：〔1〕电度电价为0.058元/度。〔2〕设配容量电价4元/千伏安、月〔或最高量电价6元/千瓦、月〕。7.工厂为二班制生产，全年工作时数4500小时，最大负荷利用小时3500小时〔均为统计参考值〕。8.厂区内低压配电线路允许电压损失3.5~5%。9．本地气象、地壤等资料：〔1〕海拔高度9.2米。〔2〕最热月平均温度28.4℃。〔3〕最热月平均最高温度32.2℃。〔4〕极端最高温度38.5℃。〔5〕极端最低温度-15.5℃。〔6〕雷暴日数35.6日/年。〔7〕最热月地下0.8米的平均温度27.4℃四、设计任务：1．设计说明方案书一份。在设计说明计算书中应包括以下主要局部：各车间与全厂的负荷计算，功率因素的补偿〔放电电阻值〕。变〔配〕电所位置确实定，变压器的数量、容量的决定。全厂供电系统的接线方式与变电所主结线确实定。高气压电气设备与导线电缆的选择。短路电流的计算与前期设备的校验。继电保护整定计算。2.设计图纸：〔1〕变〔配〕电所主结线图一张〔或将高、低压分开画两张〕。〔2〕工厂变配电所和电力线路平面布置图一张。〔3〕继电保护原理接线图一张。3.主要设备材料表一份。五．设计时间：设计时间定为两周。说明：假设课程时间为一周半，继电保护整定计算及变配电所平剖面布置图不做。第二章负荷计算及功率补偿2.1负荷计算的内容和目的一、负荷计算的内容负荷计算又称需要负荷或最大负荷。计算负荷时一个假想的持续性负荷，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。负荷计算要将各车间设备分组，求出各用电设备的设备容量，然后用需要系数法逐个算出分组的计算负荷，车间计算负荷以及全厂计算负荷。按照要求高压侧的功率因数应该大于0.9，假设不满足要求，需要对高压侧进行无功功率补偿。同时，无功功率补偿要考虑设备安装地点和控制方式，根据补偿要求选择相应的成套补偿装置。二、负荷计算的目的工厂企业电力负荷计算的主要目的是：〔1〕全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量做出估算以便确定整个工程的方案；〔2〕在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。2.2负荷计算的方法表2-1第一车间〔中、小件加工〕序号用电设备型号名称台数每台设备额定容量〔千瓦〕备注1C6163车床310.52C630车床210.1513SI25车床284C620车床345C630—1M车床310.16CW61100车床123.657C61100车床131.98Z39摇臂钻床211.4-9Z35摇臂钻床38.6-10T612卧式镗床21711T68卧镗床39.212C516立式车床138.113C512立式车床124.214B2020龙门刨床177.115B20104龙门刨床166.816导轨磨床116.117M3030砂轮机81.51815吨电动桥式电车146.5JC=40%195吨电动桥式电车120.5JC=40%表2-1为第一车间的用电设备。下面是第一车间的负荷计算：大批生产的金属冷加工机床〔kd取0.2tan取1.73〕P=KP=0.2×(3×10.5+2×10.151+2×8+3×4+3×10.1+1×23.65+1×31.9+2×11.4+3×8.6+2×17+3×9.2+1×38.1+1×24.2+1×77.1+1×66.8+1×16.1)=99.63KWQ=Ptan=99.63×1.73=172.36kvarS===199.08kVAI===302.48A砂轮机〔kd取0.16tan取1.44〕P=KP=0.1681.5=1.92kWQ=P﹒tan=1.920.73=1.4kvarS===2.38kVAI===3.61A吊车组查表A-1-1得：K=0.15tan=1.73P=KP=KP=0.15〔46.5+20.5〕=12.71kWQ=P﹒tan=12.711.73=21.99kvarS===25.40kVAI===38.60A取同时系数为0.9，那么总的计算负荷为：P=K=0.9(99.63+1.92+12.71〕=102.83kWQ=K=0.9〔172.36+1.4+21.99〕=176.63kvarS===204.38kVAI==310.53A加上已算出的其他车间计算负荷得出全厂的计算负荷〔〕QUOTEKP∙i=16Pci==0.9×〔102.83+269.06+487.67+123.76+131.2=0.9×〔176.63+317.48+201.96+136.67+96.1〕=835.96KVar=1305.75KVA=1983.88AΔPT′=0.015SC=0.015×1305.75=19.59KwΔQT′=0.06SC=0.06×1305.75=78.35KvarΔPT′=1003.07+19.59=1024.66KwΔQT′=835.96+78.35=914.31Kvar=1373.28KVA=2086.48Acos=0.746〔功率因素过低所以需要无功补偿〕车间的计算负荷见表2-2表2-2全厂的负荷计算表序号车间及用电设备组Kd计算负荷Ic〔A〕PcKWQckvarSckVANO.1第一车间冷加工机床0.21.7399.63172.36199.08302.48砂轮机0.160.881.921.42.383.61吊车组0.151.7312.7121.9925.438.6 1T低压侧负荷 K∑=0.9102.83176．63204.38310.53NO.2第二车间冷加工机床0.21.73102.44177.2204.70311.01造型机0.70.83183.05151.93237.89361.44焊机0.351.333.955.2543.2165.65变压器0.52.293.397.768.4712.87吊车0.21.736.1210.5912.2318.591T低压侧负荷K∑=0.9269.06317.48416.16632.29NO.3第三车间电阻炉组0.70.2262.8552.57268.06407.28水泵，风机组0.750.75115.6586.74114.56173.91起重机组0.21.339.1212.1315.1823.15电弧，熔炉组0.90.57121.569.26139.85212.32小批量生产加工组0.141.732.143.74.276.58枯燥箱0.7030.6030.646.571T低压侧负荷K∑=0.9487.67201.96527.84801.67NO.4第四车间空气锤0.251.3327.7536.946.270电阻炉0.850.238.257.6539.160齿轮油泵通风机0.80.7528.4821.3635.654电焊机0.351.337.9110.5213.1620砂轮机0.160.731.9238.082.383.6起重机0.25228.0848.9856.1185轴轮风机0.80.75.123.586.249.51T低压侧负荷K∑=0.9123.76136.67125190NO.5第五车间清砂机、混砂机、碎铁机、筛砂机、0.80.7575.856.994.8144鼓风机0.820.7535.426.644.367化铁炉加料机0.80.3310.883.5911.517电阻炉0.80.7512162030皮带运输机0.650.886.65.88.8133单量行车0.151.731.0951.992.23.31T低压侧负荷K∑=0.9131.296.1162.6247NO.6全厂负荷计算1114.52928.841435.982181.49车间负荷K=0.91003.67835.961292.3874.622.3无功功率补偿一、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法1、功率因数的概念和意义功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。用户中绝大多数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于1，需要进行无功功率补偿，提高功率因数。2、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。所以要求电力用户功率因数必须到达一定值，低于某一定值就必须进行补偿。国家标准GB/T3485―1998《评价企业合理用电技术导那么》中规定∶“在企业中最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数未到达上述规定的，应在负荷侧合理的装置几种与就地无功功率补偿设备”。3、提高功率因数的方法功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。〔1〕提高自然功率因数①合理选择电动机的规格和型号。②防止电动机长时间空载运行。③保证电动机的检修质量。④合理选择变压器的容量。⑤交流接触器的节电运行。〔2〕人工补偿功率因数①并联电容器补偿。②同步电动机补偿。③动态无功功率补偿。考虑到厂为机械厂，如果采用提高自然功率因数的话，设备台数太多，不太容易实现，故在这采用人工补偿来功率因数，为了方便控制和管理，应该选用动态无功功率补偿更为合理。4、补偿容量和电容器台数确实定〔1〕采用固定补偿在变电所6-10KV高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算QC.C=P式中，QC.C—补偿容量，Pav—平均有功负荷；tanφav1—补偿前平均功率因数角的正切值；tanφav2〔2〕采用自动补偿在变电所0.38KV母线上进行补偿是，都采用自动补偿，即根据cosφ测量值按功率因数设定值，自动投入或切除电容器，即QC.C=PC（在确定并联电容器的容量后，根据产品目录〔见参考资料表A-2〕就可以选择并联电容器的型号规定，并确定并联电容器的数量为n＝Qc.c／QN.c〔2—3〕式中，QN.C为单个电容器的额定容量〔Kvar〕。对于由上述计算所得的数值，应取相近偏大的整数，如果是单相电容器，还应取为3的倍数，以便三相均衡分配，实际工程中，都选用成套的电容器补偿柜。 该厂为机械加工厂，且是采用10KV电源进线，在经过全厂变电所变为0.4KV的电压供设备使用，为了便于控制和管理故应采用自动补偿方式。二、功率补偿计算功率补偿：Pc=k(p1+p2+p3+p4+p5)=0.9(102.83+296.06+487.67+131.635+133.64)=1036.65KWQc=k(q1+q2+q3+q4+q5)=0.9(176.63+317.48+201.96+144.17+105.26)=850.95KVarsc==1341.18KVAcosav1===0.7440.744<0.9,应补偿到0.9Qc.c.=Kalpc(tgav1-tgav)=0.751036.65(tgarccos0.744-tgarccos0.95)=442.39Kvar查表A-2，选用BCMJ-20-1型电容器，需要的数量为：n===22.12实际取24台Qc.c实2420=480kvar、采用低压自动补偿：高压侧总的负荷计算为：符合要求Ic==65.62A低压侧总的计算负荷ΔPt＝0.015×S＝0.015×1435.98≈21.54kWΔQt＝0.06×S＝0.06×1435.98≈86.16kvarPc=Pc+ΔPt=1136.06kWQc=Qc+ΔQt=1014.99kvarSc==1523.43kVAIc==2314.61A第三章变电所一次系统设计3.1变电所的配置1、配变电所位置选择，应根据以下要求综合考虑确定：(1)接近负荷中心。(2)进出线方便。(3)接近电源侧。(4)设备吊装、运输方便。(5)不应设在有剧烈振动的场所。(6)不宜设在多尘、水雾(如大型冷却塔)或有腐蚀性气体的场所。(7)不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。(8)应符合现行的《爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准》的规定。(9)配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。2、负荷中心确定各负荷的坐标为：P〔5.3，2.9〕P〔5.7，8.4〕P〔8.3，8.4〕P〔8.3，2.9〕P〔10.1，2.9〕负荷中心的坐标为：=7.6cm=6.6cm所以负荷中心的坐标为：P〔7.6，6.6〕图3-1工厂总平面图及负荷中心3.2变压器的选择变压器型号选择变压器：文字符号为T，是变电所中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。本课程设计在选择变压器是应该选用低损耗节能型变压器，应选S9系列的。变压器的台数和容量确实定全厂变的变压器的台数和容量确实定：〔1〕变压器台数确实定①应该满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术、经济上比拟合理时，主变压器选择也可多于两台；②对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜用经济运行方式的变电所，技术经济合理时刻选择两台主变压器；③三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，应选择两台主变压器。从第二章的负荷计算可知，负荷相对较大，考虑到选择一台变压器时会显得很大，且不利于控制和维护，同时考虑到以后的开展，加上该工厂作为三级负荷来说，那么应选择两台变压器。〔2〕变压器容量确实定选单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷SC，考虑负荷开展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即SN≥〔1.15~1.4〕Sc〔3—1〕选用两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量SN应同时满足以下两个条件。①任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%-70%的要求，即SN=〔0.6~0.7〕Sc〔3—2〕②任一台主变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷Sc〔Ⅰ+Ⅱ〕的需要，即SN≥Sc〔Ⅰ+Ⅱ〕〔3—3〕根据第二章负荷计算计算出来的负荷S=1168.53KVA，那么应该选择两台变压器，且单台变压器的容量不应超过1000KVA。S=〔0.6~0.7〕S=〔0.6~0.7〕×1143.63=〔686.18~800.54〕KVA选择S9-1000/10型变压器两台。3.3全厂变电所主接线设计对变电所主接线的要求变配电所由一次回路和二次回路构成。一次回路：供配电系统中承当输送和分配电能任务的电路。二次回路：用来控制、指示、监测和保护一次设备运行的电路。变配电所的主接线两种表现形式：①系统式主接线：该主接线仅表示电能输送和分配的次序及相互的连接，不反映相互位置，主要用于主接线的原理图中。②配置式主接线：该主接线按高压开关柜或低压配电屏的相互连接和部署位置绘制，常用于变配电所的施工图中。确定变电所主接线应满足该根本要求：平安、可靠、灵活、经济。变电所主接线方案供配电系统变电所常用的主接线根本形式有线路——变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。单母线接线又分为单母线不分段和单母线分段。桥式接线又分内桥式接线和外桥式接线。由于该厂采用的一路电源进线，且有两台变压器，故应选用的是单母线接线方式，且变压器一次侧采用单母线不分段，二次侧采用单母线分段接线。具体布局见附录2所示。3.3.3高压开关柜选择KGN型高压开关柜，电流互感器采用两相式接线，电压互感器采用V-V型和Y0/Y0/〔开口〕△型，左侧由电缆引入，右侧由电缆引出。分为进线柜、计量柜、互感器柜和2个出线柜。故低压侧配电柜选择GGD型成套开关柜，无功功率补偿采用PGL1型低压无功功率偿自动补偿屏。3.4变电所的布置和结构设计变电所的布置设计①变电所布置方案：户内式变电所将变压器、配电装置安装于室内，这样工作条件好，运行管理方便。变电所一般采用户内式，户内式又分为单层布置和双层布置，主要是投资和土地情况而定。35KV户内变电所宜采用双层布置，6～10KV变配电所宜采用单层布置。依据上述条件，应选定该厂的全厂变电所应采用户内独立式的，车间变电所采用户内式。本小组选用的两台变压器，故大体布置方案为以下图所示，具体布置见附录机变电—4。图3—2两台变压器独立式变电所大体布置方案图②对变电所的布置要求：〔1〕室内布置应紧凑合理，便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运，配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后开展和扩建的可能。〔2〕合理布置变电所各室的位置。〔3〕变压器室应防止西晒，值班室应尽量朝南，尽可能利用自然采光和通风。〔4〕配电室的设置应符合平安和防火要求，对电气设备载流局部应采用金属网板隔离。〔5〕上下压配电室、变压器室的门应向外开，相邻配电室的门应双向开启。〔6〕变电所内不允许采用可燃性材料装修，不允许热力管道、可燃气管等各种管道从变电所内经过变电所的结构设计1、变压器室〔1〕变压器外轮廓与墙壁的距离：具体参数见下表所示图3—3变压器外轮廓与墙壁间距示意图〔单位：mm〕〔2〕变压器室的通风：就变压器室而言，应在该室的门上下方都开通风窗，窗口的有效面积参照《课程设计指导书》的表4—27，选择进出风窗的中心高差为3m，进风窗面积为0.7m2,出风窗面积也为0.7m〔3〕变压器的推进面：本小组采用窄面推进，并且变压器室的门比变压器的推进宽度宽0.5〔4〕变压器的防火：在变压器室里设置储油池，通风窗采用防火材料，室内应配有泡沫灭火器。2、高压配电室：本小组采用电缆进线，故高压开关室的高度应选为5m，采用单列离墙布置。开关柜下方设置电缆沟，便于进出线与柜设备的连接，便于二次回路的敷设。具体布置方案见附录机变电—4图3—4低压配电室布置方案示意图3、低压配电室：本小组采用双列面对面布置配电屏，在低压开关柜柜后设置电缆沟，便于馈线电缆的敷设。低压配电室布置方案示意图如下：图3—5低压配电室布置方案示意图第四章电气设备的选择4.1短路电流计算在电力系统中短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接短路。短路发生的主要原因是电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏，运行人员不遵守操作规程发生的误操作以及鸟兽跨越在裸露导体上等。其中三相短路电力系统最严重的短路故障。然而其分析很难变化大，为了简化分析，假设成一个无限大容量系统来做分析。在计算短路电流的是采用标幺制表示，更简化了计算。做短路电流计算是为了正确地选择和校验各种电气设备、计算和整定保护短路的继电保护装置等。QFQFSoc5km0.344Ω/km1T2T1wlk1k21000kw10/0.4kVUk图4-1架空线电源进线计算Soc=300MVA1Tk1①k2②2Tk1③k2④200MVA1Tk1⑤k2⑥2Tk1⑦k2⑧其中变压器1T中的参数为800KA，阻抗电压Uk％=4.5最大运行方式时：Soc.max=300MVA1、①②1〕等效电路图1123k1k2图4-2一个变压器工作在最大运行方式2)取基准容量SD=100mVA,Ud=Uav两个电压等级基准电压分别为Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv相应基准电流电抗标准X1*=Sd/Soc=100/300=0.33……系统S线路1wlX2*=X0L1×(Sd/Ud12)=0.344×5×(100/10.52)=1.56变压器1TX3*=(Uk%/100)×(Sd/Sn)=(4.5/100)×(100/1)=4.53)k1点：电路总阻抗标幺值：Xk1*=X1*+X2*=1.89K1点所在电压等级基准电流：Id1=Sd/(√3×10.5)=5.5kAK1点短路电流各量：Ik1*=1/Xk1*=0.53Ik1=Id1×Ik1*=2.92kAIsh.k1=2.55×Ik1=7.45kASk1=Sd/Xk1*=53mVA4)k2点：电路总阻抗标幺值：Xk2*=Xk1*+X3*=6.39K2点所在电压等级基准电流：Id2=Sd/(√3×Ud2)=100/(√3×0.4)=144.3kAK2点短路电流各量：Ik2*=1/Xk2*=0.16Ik2=Id2×Ik2*=23.09kAIsh.k2=2.55×Ik2=58.88kASk2=Sd/Xk2*=16mVA2、③④1〕等效电路图11234k1k2图4-3两个变压器工作在最大运行方式2)取基准容量SD=100mVA,Ud=Uav两个电压等级基准电压分别为Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv相应基准电流电抗标准X1*=Sd/Soc=100/300=0.33……系统S线路1wlX2*=X0L1×(Sd/Ud12)=0.344×5×(100/10.52)=1.56变压器1TX3*=X4*(Uk%/100)×(Sd/Sn)=(4.5/100)×(100/1)=4.53)k1点：电路总阻抗标幺值：Xk1*=X1*+X2*=1.89K1点所在电压等级基准电流：Id1=Sd/(√3×10.5)=5.5kAK1点短路电流各量：Ik1*=1/Xk1*=0.53Ik1=Id1×Ik1*=2.92kAIsh.k1=2.55×Ik1=7.45kASk1=Sd/Xk1*=53mVA4)k2点：电路总阻抗标幺值：Xk2*=Xk1*+X3*//X4*=4.14K2点所在电压等级基准电流：Id2=Sd/(√3×Ud2)=100/(√3×0.4)=144.3kAK2点短路电流各量：Ik2*=1/Xk2*=0.24Ik2=Id2×Ik2*=34.63kAIsh.k2=2.55×Ik2=88.31kASk2=Sd/Xk2*=24mVA最小运行方式时：Soc.min=200MVA3、⑤⑥1〕等效电路图1123k1k2图4-4一个变压器工作在最小运行方式2)取基准容量SD=100mVA,Ud=Uav两个电压等级基准电压分别为Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv相应基准电流电抗标准X1*=Sd/Soc=100/200=0.5……系统S线路1wlX2*=X0L1×(Sd/Ud12)=0.344×5×(100/10.52)=1.56变压器1TX3*=(Uk%/100)×(Sd/Sn)=(4.5/100)×(100/1)=4.53)k1点：电路总阻抗标幺值：Xk1*=X1*+X2*=2.06K1点所在电压等级基准电流：Id1=Sd/(√3×10.5)=5.5kAK1点短路电流各量：Ik1*=1/Xk1*=0.49Ik1=Id1×Ik1*=2.70kAIsh.k1=2.55×Ik1=6.89kASk1=Sd/Xk1*=49mVA4)k2点：电路总阻抗标幺值：Xk2*=Xk1*+X3*=6.56K2点所在电压等级基准电流：Id2=Sd/(√3×Ud2)=100/(√3×0.4)=144.3kAK2点短路电流各量：Ik2*=1/Xk2*=0.15Ik2=Id2×Ik2*=21.65kAIsh.k2=2.55×Ik2=55.21kASk2=Sd/Xk2*=15mVA4、⑦⑧1〕等效电路图11234k1k2图4-5两个变压器工作在最小运行方式2)取基准容量SD=100mVA,Ud=Uav两个电压等级基准电压分别为Ud1=10.5kv，Ud2=0.4kv相应基准电流电抗标准X1*=Sd/Soc=100/200=0.5……系统S线路1wlX2*=X0L1×(Sd/Ud12)=0.344×5×(100/10.52)=1.56变压器1TX3*=X4*(Uk%/100)×(Sd/Sn)=(4.5/100)×(100/1)=4.53)k1点：电路总阻抗标幺值：Xk1*=X1*+X2*=2.06K1点所在电压等级基准电流：Id1=Sd/(√3×10.5)=5.5kAK1点短路电流各量：Ik1*=1/Xk1*=0.49Ik1=Id1×Ik1*=2.70kAIsh.k1=2.55×Ik1=6.89kASk1=Sd/Xk1*=49mVA4)k2点：电路总阻抗标幺值：Xk2*=Xk1*+X3*//X4*=4.31K2点所在电压等级基准电流：Id2=Sd/(√3×Ud2)=100/(√3×0.4)=144.3kAK2点短路电流各量：Ik2*=1/Xk2*=0.23Ik2=Id2×Ik2*=33.19kAIsh.k2=2.55×Ik2=84.63kASk2=Sd/Xk2*=23mVA表4-1最小、最大运行方式下K1、K2点的短路电流工程K1点K2点两台变压器工作在最小运行方式三相短路电流KA2.7033.19冲击短路电流KA6.8984.63三相短路容量MVA4923一台变压器工作在最大运行方式三相短路电流KA2.9223.09冲击短路电流KA7.4558.88三相短路容量MVA53164.2电气设备选择电气设备选择要求供配电系统中的电气设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，电气设备的选择除了满足在正常时能平安可靠运行，并适应所处的位置、环境温度，以及防尘、防火、防腐、防爆等要求，还应满足在短路故障时不至于损坏的条件，开关电器必须具有足够的断流能力。电气设备的选择应遵循以下4个原那么：按工作要求和环境条件选择电气设备的型号按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流按工作电压选择电气设备的额定电压。电气设备的额定电压U应不低于其所在线路的额定电压UW.N，即U≥U〔4—1〕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应不小于实际通过它的最大负荷电流I〔或计算电流I〕，即I≥I〔4—2〕或I≥I〔4—3〕〔3〕按短路电流条件校验电气设备的动稳定性和热稳定性〔4〕开关电器断流能力校验高压开关电器的选择高压开关电器分为高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。高压断路器、高压隔离开关和高压负荷开关的具体选择原那么如下：根据使用环境和安装条件来选择设备的型号；在正常条件下，选择设备的额定电压和额定电流；短路校验： 动稳定校验：电气设备的极限通过电流应不小于设备安装的最大冲击短路电流，即I≥i〔4—4〕 热稳定校验；电气设备允许的短时发热应不小于设备安装的最大短路发热，即I≥I〔4—5〕开关电器断流能力校验。1、高压断路器选择高压断路器是一种专用于断开或接通电路的开关设备，具有完善的灭弧装置。因此，高压断路器不仅能在正常时通断负荷电流，而且能在出现短路故障时在保护装置作用下切断短路电流。一次侧安装处的最大短路电流为2.92KA，冲击短路电流为7.45KA，继电保护动作时间为1.6S。 10KV进线侧的线路额定电流为：IN＝SN÷＝74.62A,因为有两台变压器，故流经每一台变压器的额定电流为37.31A，由于采用的是独立的全厂变电所，故应采用少油户内型断路器，查表A—4，可知选择SN10-10I/630少油户内型断路器。表4—2高压断路器校验表序号SN10-10I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1U10KV≥U10KV合格2I630A≥I37.31`A合格3I16KA≥IK(3)2.92KA合格4I40KA≥ish(3)7.45KA合格5I16²+4＝1024KA²S≥I2.92²×(1.6+0.1)＝14.5KA²S合格2、高压隔离开关选择表4—3高压隔离开关校验表序号GN-10T/200选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1U10KV≥U10KV合格2I200A≥I37.31A合格3I25.5KA≥ish(3)7.45合格4I10=500KAs≥I2.92²×(1.6+0.1)＝14.5KA²S合格查表A—5，综合上述各电气条件选择GN-10T/200型高压隔离开关电流互感器的选择根据变压器额定电压10kV，额定电流74.26A，查表A—7，选变比100/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=225,Kt=90,t=1s,0.5级二次绕组的Z2N=0.4Ω。〔1〕动稳定校验Kes×I1N=225×1.414×0.1=31.815kA>ish=6.87kA满足动稳定要求。〔2〕热稳定校验KAS〔KtI1N〕t=(90×0.1)×1=81KAS>I∞(3)tima=2.695×1.2=8.72KAS满足热稳定要求。所以选择LQJ-10100/5A型电流互感器满足要求。电压互感器的选择因为高压侧电压为10kV，低压侧电压为400V，所以变比为25。参考《供配电参考资料》的表3—13,那么选择JSJW—10。避雷器的选择参考《供配电参考资料》的表3—29，那么选择FS—10型避雷器。接地开关的选择参考《供配电参考资料》，那么选择JN1—10I型接地开关。高压熔断器的选择该厂高压侧的熔断器是用来保护电压互感器的，故应选择RN2型专用熔断器来做电压互感器的短路保护，其熔体额定电流为0.5A，查表A—6—2，应选择RN2—10/0.5型熔断器。4.3低压电气设备的选择1、第一车间电流互感器按规定选择LMZ3-0.66[]/5. 以下为各大容量单独进线线上低压设备的选择和校验.我选择GGD-37,拉出两根线，一种选择各组断路器的额定电流为200,400。(37号方案规定的两根线的额定电流为200和400〕2〕第一车间短路电流IC＝310.53A，三相短路电流采用变压器二次侧的短路电路即IK(3)＝33.19A，选用DW15型半导体式，配置瞬时和长延时脱扣器，校验如下：①过电流瞬时脱扣器额定电流的选择： IN.OR≥Ic＝310.53A故应取IN.OR＝400A②长延时过电流脱扣器动作电流的整定： IOP(1)≥kel·Ic＝1.1·310.53A＝341.583A故应选IOP(1)＝400A③断路器额定电流选择：IN.QF≥IN.OR＝400A应选400A，DW15型断路器IOC＝50KA断流能力校验：IOC＝50KA＞IK(3)＝33.19KA故应选低压断路器型号为DW15—400A，过电流瞬时脱扣器额定电流为400A。表4-4刀开关数据选择校验表序号HD12—400选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据1U380V≥U380V合格2I400A≥IC302.48A合格额定电流为400A的一根先可以用于照明和备用。④灵敏度的校验：K==2.668*1000/400=6.67>1.3故灵敏度满足要求。第五章电力变压器继电保护设计5.1电力变压器继电保护配置供配电系统的电力变压器有总降压变电所的主变电器和车间变电所或建筑物变电所的配电变电器。常见的故障分为短路故障和不正常运行状态两种。变压器的短路故障按发生在变压器油箱的内外，分为内部故障和外部故障。内部故障有匝间短路，相间短路和单相碰壳故障；外部故障有套管及其引出线的相间短路和单相接地故障。变压器的不正常运行状态有过负荷，油面降低和变压器温度升高等。根据上述电力变压器的常见故障，按GB50062—2008规定，变压器应装设过电流保护和电流速断保护，用于保护相间保护；800KVA以上油浸式变压器和400KVA及以上车间内油浸式变压器应装设气体保护装置用于保护变压器的内部故障和油面降低；单台运行的变压器容量在10000KVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KVA及以上或电流速断保护的灵敏度不满足要求时应装设差动保护装置用于保护内部故障和引出线相间短路；装设过负荷保护和温度保护装置分别用于保护变压器的过负荷和温度升高。由于我们变压器的视在功率为800KVA，所以我们不需要采用差动保护，故本小组采用定时限过电流保护、电流速断保护、气体保护和温度保护。5.2电力变压器继电保护原理展开图设计图5—1为继电保护原理图本课程设计我小组采用两台变压器并联供电，故继电保护应采用定时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护、温度保护及其气体保护。可知其各种保护的构成原理如下1．定时限过电流保护由电流继电器3KA、4KA、5KA、时间继电器1KT与信号继电器2KS等组成，当在保护范围内出现故障时，3KA、4KA、5KA得电动作并启动1KT，经整定时限后跳闸，是电路断开。2．电流速断保护由继电器1KA、2KA和信号继电器1KS等组成，当在保护范围内出现故障时，1KA、2KA得电动作并启动中间继电器KM，从而瞬时断开1QF、2QF。3．气体保护气体保护由气体继电器KG、信号继电器3KS、连接片XB、R2、R1等组成。轻瓦斯触点KG1仅用于发出信号不做任何动作，重瓦斯触点KG2那么瞬时断开变压器两侧的1QF和2QF。4．过负荷保护过负荷保护由电流继电器6KA与时间继电器2KT等组成，保护延时作用于信号。5．温度保护温度保护由温度继电器Kθ与信号继电器4KS等组成，仅作用于信号5.3电力变压器继电保护整定计算电力变压器继电保护采用图5—1所示来整定计算，由于采用的两台并联的变压器，故只需整定任意一台变压器保护即可。计算时必须考虑分流原理。那么整定计算如下：定时限过电流保护①动作电流整定IOP.KA(oc)＝IN＝4.89A选DL-11/6电流继电器，线圈并联，动作电流整定为QUOTE错误！未找到引用源。=5A。保护一次侧动作电流为Iop1=QUOTE错误！未找到引用源。QUOTE错误！未找到引用源。=125A②动作时间整定QUOTE错误！未找到引用源。=1.6-0.5=1.1s③灵敏度校验QUOTE错误！未找到引用源。=QUOTE错误！未找到引用源。=QUOTE错误！未找到引用源。=＝8.760＞1.5电流速断保护①动作电流整定IOP.KA(qb)=IK1(3).max′＝＝22.87AQUOTE错误！未找到引用源。选DL-11/100电流互感器，线圈并联，IOP.KA(qb)=23A保护一次侧动作电流为Iop1=QUOTE错误！未找到引用源。IOP.KA(qb)=575A②灵敏度校验Ks＝﹙IK(2).min﹚／Iop1＝＝2.03＞2变压器电流保护灵敏度满足要求第六章厂区线路设计6.1电力线路的接线方式1.电力线路的接线方式是指由电源端向负荷端输送电能时采用的网络形式。常用的方式有：放射式，树干式，和环式3种。2.在这次的全厂设计中采用了放射式的接线方式。3.放射式接线具有接线简单，操作维护方便，引出线发生故障时互不影响，供电可靠性高等优点，但该接线使变配电所的出线多，采用的开关设备多，有色金属消耗量也较多，投资较大。用于重要负荷和大型用电设备的供电。6.2电力线路的结构1.电力线路有架空进线和电缆进线，其结构和敷设各不相同。架空线路具有投资少，施工维护方便、易于发现和排除故障、受地形影响小等优点；电缆线路具有运行可靠、不易受外界影响、美观等优点。2.在这次设计中，采用的是电缆进线，由于是靠近进行端，综合考虑各因素，采取了电缆进线，在低压侧时也采用电缆走线，方便铺设。6.3导线和电缆的选择导线和电缆型号的选择原那么：导线和电缆型号的选择应根据其使用环境、工作条件等因素来确定。常用电缆型号及选择原那么：⑴塑料绝缘电力电缆，该种电力电缆结构简单，重量轻，抗酸碱，耐腐蚀，敷设安装方便，并可敷设在较大落差或垂直、倾斜的环境中，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向。常用的有两种：聚氯乙烯绝缘及保护套电缆〔已达10KV电压等级〕和交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆〔已达110KV电压等级〕。交联聚氯乙烯绝缘电缆允许发热温度高，允许载流大。⑵油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆，可用于垂直或高落差处，敷设在室内、电缆沟、隧道或土壤中，但不能承受大的拉力根据厂区变压器放置我们选择交联聚乙烯绝缘铝芯聚氯乙烯保护套电缆即—YJLV。导线和电缆截面的选择原那么：导线和电缆界面的选择必须满足平安、可靠和经济的条件。⑶按允许载流量选择导线和电缆截面在导线和电缆〔包括母线〕通过正常最大负载电流〔即计算电流〕时，其发热温度不应该超过正常运行时的最高允许温度，以防止导线或电缆因过热而引起绝缘损坏或老化。这就要求通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。⑷按经济电流密度选择导线和电缆截面经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度。按这种原那么选择的导线和电缆截面称为经济截面。对35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下但距离长、电流大的线路，宜按经济电流密度选择，对10kV以以下线路通常不按此原那么选择。⑸三相系统相线截面的选择导线通过电流时会发热，绝缘导线和电缆温度过高时，可使绝缘损坏，或者引起火灾。因此，导线和电缆的正常发热温度不得超过额定负荷时的最高允许温度，通过相线的计算电流Ic不超过其允许载流量Ial，即Ic≤Ial导线的允许载流量是指规定的环境温度条件下，导线能连续承受而不使其稳定温度超过其允许值得最大电流。⑹按允许载流量选择截面时需注意：允许载流量与环境温度有关。假设实际环境温度与规定的环境温度不一致时，允许载流量乘上温度修正系数K以求出实际的允许载流量。I=KI式中K=；且为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线允许载流量所采用的环境温度；为导线敷设地点实际的环境温度。实际设计中，一般根据经验按其中一个原那么选择，再校验其他原那么。对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，按其他条件校验；对10kV及以下高压线路和低压动力线路，通常按允许载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度；对低压照明线路，因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。按此经验选择，一般就能满足要求。选择导线截面时，要求在满足上述原那么的根底上选择其中最大的截面。高压导线选择变压器高压侧计算电流为74.62A，参考《供配电技术》表A-13-1，查表可得，额定电压为1Kv,3根单芯穿钢管敷设的每相芯线截面为3×25的BV型导线，环境温度为25℃时的允许载流量为94A，即Ial＝94A，负荷计算电流小于允许载流量的要求，温度校验：根据公式Kθ＝＝,I=KI=0.91×94=85.54>I=74.62A所以，所选相截面3×25满足允许载流量的要求。变压器低压侧计算电流为2314.61A，参考《供电技术设计参考资料》表3-15，查表可得，3根单芯穿钢管敷设的每相芯线截面为1