某机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计

毕业设计(论文)题目某冶金机械修造厂总降压变电所专业班级电气工程及其自动化2011-2班学生姓名XXX学号201144XXXX评阅教师职称1.设计(论文)的内容包括：1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分：引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求：理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。写2)工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工3)毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档1)设计(论文)2)附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它学生毕业设计(论文)原创性声明本人以信誉声明：所呈交的毕业设计(论文)是在导师的指导下进行的设计(研究)工作及取得的成果，设计(论文)中引用他(她)人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计(研究)所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。毕业设计(论文)作者(签字):I随着我国经济进入中高速发展和结构转型的时期，国家工业化进程的加速对电力的需求逐步变大。随着我国经济中工业规模的占比逐步增大，而且工厂对工厂的电力供应相应的安全性、可靠性有了更高的要求，而工厂的电力供应与用户直接关联的供电系统尤为重要。电气设备作为供电系统的重要一环，电气设备的质量和先进的性能是决定工厂供电系统安全可靠运行的前提条件之一。此设计根据该冶金机械厂的相关资料和实际情况，对该厂的总降压变电所和高压供电系统进行设计。本设计首先根据老师提供的修造厂的相关资料对工厂的负荷情况进行了计算，根据负荷情况和经济运行的要求对变压器的容量和台数进行了选择。该厂电源由某变电所以35kV双回路架空线引入，本设计选择在该厂设立总降压变电所先将电压降为厂区供电电压6kV,在直接满足6kV的负荷用电情况下，然后由各车间变电所将6kV的电压降为负荷所需电压。为保证工厂供电系统的可靠性，总降压变电所采用单母线分段接线方式，厂区供电系统采用放射式接线方式。通过计算，本设计对各变电所的主要电气设备、电缆和母线进行了选择和校验，对一次侧主要设备进行了继电保护整定，对避雷和接地装置进行了简要介绍。关键词：总降压变电所配电系统电气设备Ⅱperiod.WiththistheaccelerationofthenationalindustrializationprocesshasgraduallyhasahigherrequirementforthwhichdirectlyrelatedwiththeuserisparticularlyimpopreconditionsforthesafeandreliableoperationofpowersupplysThisdesignaccordingtotherelevantmaterialsformetallurgicalmachineryplaactualsituation,theplant'ssubstationandhighvoltagedesignwiththeteacherofrepairingplant-relatedinformationprovidedtocalculatetheloadofplants,accordingtotheloadrequirementofsituationsandeconomicoperationontransformercapacityandthenumberofchoices.Theensurereliabilityoffactorypowersupplysysequipmentforrelayprotecti 12.工厂原始资料 2 43.1工厂的电力负荷计算 43.2无功功率补偿及其计算 64.总降压变电所位置型式和变压器容量的选择 9 94.2降压变电所形式的选择 94.3总降压变电所主变压器容量的选择 94.4车间变电所变压器容量的选择 95.变电所主接线方案的设计 5.1变电所主接线方案的设计原则与要求 5.2总降压变电所主接线方案的选择 5.3.3技术经济性比较 6.短路电流计算 6.2短路计算结果 7.变电所一次设备的选择与校验 7.1一次设备的选择校验的条件与项目 7.3一次设备的选择与校验 7.3.1总降压变电所35kV侧一次设备的选择与校验 7.3.2总降压变电所6kV侧一次设备的选择与校验 8.变电所进出线的选择与校验 8.135kV架空线路的选择 8.2高压配电室至主变电缆的选择 8.335kV母线的选择 8.4总降压变电所6kV侧母线的选择 9.变电所二次回路方案的设计与继电保护的整定 9.2.1电力变压器的保护的整定 9.2.235kV电力线路保护 9.2.36kV电力线路保护 10.1.1变电所防雷保护 28 1在经济高速发展的今天，电能在我们的日常生活中扮演着不可替代的作用，随着人民生活水平的日益提高，为了满足人们对于物质生活的需求，工业进程的加速发展成为了一个大的趋势，在工业中，电能是最主要的需求之一，任何工厂的正常运转，均离不开电力的支持，电力供应的可靠性、安全性、经济和环保性就成为必然的要求。变电所和高压配电系统承担着电力系统和电力用户之间的纽带作用，直接影响着整个电力系统和工厂正常生产的安全、可靠性，由此可见变电所和高压配电系统的设计就显得尤其重要，变电所和高压配电系统的合理设计，不仅能满足工厂对于电力供应的安全和可靠性的要求，而且可以有效节省资源的投入由此产生经济效益。本次的变电所和高压配电系统的设计遵循一般的变电所的设计步骤，包括工厂的符合计算，无功功率补偿，主变选择，变电所及高压配电系统的主接线方案的选择，短路电流计算，电气设备的选择及其校验，对主要电气设备的继电保护，防雷措施等几个方面进行设计。通过老师的指导和查找资料，对其中的每个步骤进行分别的计算和校验，选择最优的方案和设备。力求满足变电所的各个方面的要求。根据变电所的设计要求和目前我们查找的资料以及对电气设备的发展趋势的预测，选用型号新、可靠性高、技术成熟的设备，但是设计者自身知识的局限，遗漏和错误在所难免，恳请老师给与批评指正。2如图1.1。所NO.3NO.3木型车间木型库北设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件1000t,铸铁件3000t,锻件1000t,铆焊件2500t。(三)工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量见符合计算表。(四)供用电协议1工厂电源从供电部门某220/35kV变电站以35kV双回架空线路引入本厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距厂东侧8km。2系统的短路数据，如表1.1所示。3供电部门对工厂提出的技术要求：①区域变电站35kV馈线电路定时限过流保护装置的整定时间t=2s,工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于1.5s②工厂在总降压变电所35k电源侧进行电能计量。③工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。4厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000h属二级负荷。2系统运行方式系统短路容量系统运行方式系统短路容量区域变电站k(工作电源)(备用电源)工厂总降压变电所(五)工厂负荷性质本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000h,其中铆焊车间为二级负荷。该冶金机械制造厂位于山西，年最高气温42.2℃,平均气温18.3℃,年最低气温-3.8℃,年最热月平均最高气温32.3℃,年最热月平均气28.6℃,年最热月地下0.8m处平均气温26℃,常年主导风向为南风，覆冰厚度30mm,年雷暴日数20天。②地质水文资料该厂所处的位置平均海拔400m,地层以砂粘土为主，地下水位3～5m。 33工厂的负荷计算和无功补偿3.1工厂的电力负荷计算工厂的电力负荷计算是选择工厂内配电线路电缆型号和主要电气设备包括车间变压器的基本依据。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法、利用系数法和二项式法，需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，当用电设备台数比较多、各台设备容量相差不大时，采用需要系数法来计算。当用电设备台数比较少而且容量也相差不大时，采用二项式法来计算。因此该厂宜采用需要系数法来计算，本设计采用需要系数法进行负荷计算。计算的基本公式如下：这里的tanφ称为需要系数(demandcoefficient),P.为车间用电设备总容量。无功计算负荷Q₃0为式中，tanφ为对应于车间用电设备cosφ的正切值。视在计算负荷S₃0为式中，cosφ为车间供电设备的平均功率因素。计算电流I₃₀为式中，U、为用电设备组的额定电压。根据工厂给出的资料，通过计算整理，得出该工厂各车间的负荷计算表及该工厂6kV高压设备的负荷计算表，结果见表3.1和表3.2。5表3.1各车间380V负荷计算表序号车间(单位)名称车间变电号1铸钢车间2铸铁车间1砂库小计(Kz=0.9)13铆焊车间21#水泵房小计(Kz=0.9)14空压站机修车间锻造车间木型车间制材场0综合楼100小计(Kz=0.9)5锅炉房2#水泵房仓库(1、2)小计(Kz=0.9)6序号位)名称高压设备名称设备容量1铸钢车间电弧炉2铸铁车间工频炉3空压站空压机小计工厂计算负荷在选择工厂电源进线的型号及主要电气设备包括主变压器的基本依据，也是计算工厂的功率因素及无功补偿容量的基本依据，确定工厂计算负荷的方法国内外有区别，主要有需要系数法、年产量估算工厂计算负荷和逐级计算法。国际普遍的计算方法是和该冶金机械厂的实际情况，此次设计采用需要系数法计算工厂的计算负根据该厂提供的各车间及工厂高压设备负荷数据资料，运用需要系数法，根据上面给出的公式通过计算、整理得出该工厂的负荷计算表3.3。由该厂的负荷计算表可知，6kV/380V变压器低压侧的视在计算负荷为2769.5kVA,此时变电所低压侧的功率因素为0.79。按规定，变电所高压侧的功率因素cosφ≥0.9。△Q,=4~5△P,并且此工厂的配电系统为两级变压，从35kV到6kV,然后再从6kV到380V或者220V,综合考虑无功补偿的效果和经济因素，决定在此总降压变电所低压侧6kV处进行集中的无功功率补偿，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，补偿后的功率因素应略高于0.90,这里取cosφ'=0.92。现进行负荷计算的折算：6kV/380V变压器的功率损耗为：△P,≈0.015S'30(2)=0. 6△Qr=0.05S30(2)=0.05×2769.5kVA=138.5kvar6kV/380V变电所高压侧的计算负荷为P³01)=2631kW+27.7kW+2095kW=4Q30C1)=3043.9kvar+138.5kvar+2043.4kvar=5225.8kvar要使低压侧功率因素由0.67提高到0.92,低压侧需装设的并联电容器容量(补偿容量)为补偿后变电所中压侧6kV的视在计算负荷为S302)=√4753.7²+(5225.8-3232变压器的功率损耗为△Q=0.05S30(2)'=0.05×535kV/6kV变电所高压侧的计算负荷为P30(1)=4753.7kW+51.6kW=4Q30(1)=(5225.8kvar-3232.5kvar)+257.8kvar=2251.1kvar补偿后工厂的功率因素为cosφ=P300/S30(1)=4805.3/530这一功率因素满足供电部门规定的要求。无功补偿电容个根据以上计算，本设计从常用并联电容器中选出型号为BWF6.3-40-1w的并联电容器81台进行该工厂的无功功率补偿。7表3.4无功补偿后的计算负荷6kV侧补偿前负荷一一一一一一一6kV侧补偿后负荷35kV侧负荷总计选择电容器型号为BWF6.3-40-1W,个数为81个。4总降压变电所位置型式和变压器容量的选择84总降压变电所位置型式和变压器容量的选择根据变电所所址的选择，远离潮湿、易燃易爆的场所，靠近工厂的负荷中心等要求并结合该工厂的负荷情况和工厂的布局，选择该厂的铸钢车间西面作为总降压变电所的所址，其变电所所址示意图见附录一所示根据各车间的地理位置，车间建筑物结构、周围环境和车间负荷等情况，本设计详细考虑了各个车间的变电所形式，其中第一、二、三和四号车间变电所采用车间附设式变电所。由于第五号车间变电所在锅炉房旁边，故采用独立式，以保证供电安全。变电所的形式有很多种，优点各异。露天式配电装置具有运行维护方便，占地面积少、投资少等优点，而屋内式配电装置安装方便、运行可靠，考虑到本厂负荷中心靠近锅炉房和铸铁车间等潮湿和易燃的环境，为减少不利环境因素的干扰，故本设计总降压变电所35kV侧采用屋内式，6kV侧采用屋内式配电装置。根据工厂提供的数据，本工厂中铆焊车间为二级负荷，故本工厂总降压变电所主变压器的选择有多种方案可供选择，现在选其中两种应用比较普遍的选择做经济技术比较，选择一台主变压器，其中的二级负荷由两台变压器供电以满足工厂对供电可靠性的要求；选择两台主变压器，两路电源进线，可以满足二级负荷对工厂供电可靠性的要求。若本工厂选用两台主变压器，则每台主变压器的容量SN.,不应小于总的计算负荷S₃的60%～70%,综合考虑到该工厂以后发展留出负荷扩容空间，工厂的总降压变电所可选用两台容量为4000kVA型号为SL7-4000/35电力变压器；若总降压变电所选择一台变压器，则这台变压器必须满足此工厂的全部负荷，可选择容量为6300kVA的电力变压器。其技术参数见表4.1。阻抗电压(%)空载电流(%)联结组别高压空载4.4车间变电所变压器容量的选择电力系统的35kV供电电源引入该厂后，经过厂区内的35/6kV总降压变电所将电压8降至6kV给厂区供电。6kV仍是高压电源，不能被380V以下负荷所用，还需要进行降压才能供负荷使用。根据工厂布局并结合实际情况，在该工厂设立五个6/0.4kV车间变电所，给车间380V以下负荷供电。由于该厂有6kV高压负荷，直接由总降压变电所的低压侧直接供电，对于有重要的二级负荷的3号车间变电所，需要两台变压器供电以保证供电的可靠性。本设计结合工厂实际情况和各车间的负荷需要，总结各车间变电所所需变压器型号见表4.2所示，以及所需变压器的技术参数见表4.3所示。车间变电所代号变压器型号变压器型号阻抗电空载电联结组别高压空载负载4主变压器台数的选择和工厂总降压变电所的主接线方案有着密切的联系，所以，变压器的选择必须和主接线方案结合起来比较其经济技术指标之后选择最佳方案，所以变压器台数的选择在主接线方案中体现。5变电所主接线方案的设计5.1变电所主接线方案的设计原则与要求变电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因素综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。5.2总降压变电所主接线方案的选择由于工厂的负荷有二级负荷，考虑到工厂供电线路较长，因而发生故障和停电检修的机会较多，而且变压器不需经常切换，故本降压变电所采用单母线分段的总降压变电所主接线方式。这种接线方式采用的高压开关设备较多，初期投资较大，但接线方式有灵活性、可靠性高的优势，考虑到总降压变电所的在工厂的特殊地位，故本设计采用单母线分段的主接线方案，变电所主接线图见附录一。设计变配电所主接线，应根据所选主变压器的容量以及负荷对供电可靠性的要求，初步确定2个比较合适的主接线方案来进行技术经济比较，择其优者作为选定的变配电所主接线方案。选择一次侧无母线，二次侧为单母线。方案1,只装一台变压器的主接线图选择一次侧单母线分段、二次侧采用单母线分段供电。方案2:装设两台主变压器的主接线图5.3.3两种技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变得方案技术指标电压损耗大电压损耗小灵活方便灵活性差灵活性好稍差一些更好一些经济指标电力变压器综合投资26.2×2=52.4万元16.5×4=66万元高压开关柜的综合投资6×1.5×3.5=31.5万元电力变压器开关柜的年运行年费7.067万元交供电部门的一次性供电贴费2×2500×0.07=350万元一台变压器的经济指标要比两台变压器的经济指标要好，但是技术指标就没有两台变压器的理想。由于本电机修造厂在技术指标是偏于总要而且可能在以后的发展中有扩建的需要，所以还是选择两台变压器的主接线方案。 6短路电流计算6.1短路电流计算的方法和步骤进行短路电流计算的方法，常用的有欧姆法(又称有名单位制法)和标幺值法(又称相对单位制法),工程上常用标幺制法。故本设计采用标幺值法进行计算。1、绘制计算电路图、选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入的所有电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。短路计算点应选择得使需要进行短路效验的电器元件有最大可能的短路电流通过。2、设定基准容量S=100MVA和基准电压Ua=U。(短路计算电压，即1.05UN),并计算基准电流I。3、计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值(一般只计算电抗标幺值)(1)电力系统的电抗标幺值式中，S。一电力系统出口断路器的断流容量，单位为MVA。(2)电力线路的电抗标幺值式中，U。一线路所在电网的短路计算电压，单位为kV,U.=1.05UN采用标幺值计算时，无论短路计算点在哪里，线路的电抗标幺值不需换算。(3)电力变压器的电抗标幺值式中，Uk%—变压器的短路电压(阻抗电压)百分值；U、一变压器的额定容量。4、绘制短路回路等效电路，并计算总阻抗(总电抗标幺值)。短路点K-1点和k-2点等效电路图 6短路电流计算5、计算短路电流，分别对各短路计算点计算各短路电流I³、I"³)、I³、I3等。在无穷大容量系统中，存在下列关系：高压电路中的短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似计算：低压电路中的短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似计算：6、计算短路容量，三相短路容量按下式计算：根据前面短路计算得出的各种短路情况的数据，经过整理得出该厂的短路计算表见表6.1。短路点计算电流(kA)最大运行最小运行7变电所一次设备的选择与校验7.1一次设备的选择校验的条件与项目为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：(1)按正常工作条件包括电压、电流、频率及开断电流等选择；(2)按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验；(3)考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防爆、防腐、防火等要求；选择一次设备时应考虑和效验的项目如表7.1所示。序号设备名称电压/kV断流能力/kA动稳定热稳定1高压断路器√√√√√3高压隔离开关√√ √√4高压负荷开关√√√√√7电流互感器√√一√√8电压互感器√ 一 9母线一√ √√电缆√√一 √设备的额定电置地点的额定电压设备的额定电电流设备的最大开端电流(或功率)应不小于它可能开端的最大电流(或功验验备注7.2一次设备校验公式本设计查阅相关资料，经过整理一次设备效验所需的公式得出一次设备效验公式表见表8.2。序号设备名称校验项目1高压断路器、高压负荷开关、高压隔离开关动稳定热稳定2电流互感器动稳定热稳定3母线动稳定热稳定4电缆和绝缘导线热稳定符号ima设备的极限通过电流峰值(kA),i³一通过设备的三相短路冲击电流(kA),I一设备的t秒热稳定电流(kA),t一设备的热稳定实验时间，I³一三相短路稳态电流(KA,序号3、4中用A),tima一短路假想时间，K一动稳定倍数，K,母线的最大允许应力，σ。一母线通过时i受到的最大计算应力，A-7.3一次设备的选择与校验根据前面的计算数据，经过综合判断，本设计的总降压变电所35kV侧选用中型屋外式配电装置，并对该装置所用到的电气设备进行了效验，本变电所的电能测量在35kV侧计量，选择GG-1A-J高压计量柜，该装置的主要电气设备选择与35kV侧一次设备相同，35kV屋内配电装置主要电气设备参数表见表7.3,35kV侧一次设备选择效验表见表名称型号主要技术数据断路器UN=40.5kA,In=1600A,I电流互感器电压互感器U₁N/U₂N=35kV/0.1kVUN=35kV,IN=100A,I。=40.5kA选择效验项目电压电流断流能力热稳定性点条件U数据设备型号I断路器SN10-35电流互感器LCZ-35 熔断器RW5-35I 电压互感器JDJ2-35 高压隔离开关GW4-35一7.3.2总降压变电所6kV侧一次设备的选择与校验该工厂总降压变电所6kV侧选用GG-1A(F2)型开关柜(加强型),其主要电气设备参数及电气设备校验表见表7.5和表7.6所示，表7.5GG-1A(F2)型高压开关名称型号主要技术数据断路器U=10kV,I=1000A,S=5隔离开关电流互感器电压互感器U₁/U2N=6kV/0.1kV因为总降压变电所是室内型式，所以选择户内少油断路器，根据以上数据选择SN10-10Ⅱ型少油断路器。(1)其额定电压为10kV,满足等于系统电压6kV的要求。(2)其额定电流1000A,所在回路计算电流为83.2A,满足要求。(3)其额定短路分断电流有效值为16kA,满足不小于其所在回路的短路电流周期分量有效值1.89kA的要求。选择效验项目电压电流断流能力热稳定性地点U数据设备型号断路器SN10-10Ⅱ电流互感器 电压互感器一一一 隔离开关 架空导线和电缆是电能传输的唯一途径，因此合理的选择电缆来保证供电系统安8.135kV架空线路的选择35kV供电线路可先按经济电流密度确定经济截面，然后校验发热条件、机械强度该工厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000h,进线电缆选用铝芯电缆，由资料查得j。=0.9。由公式6.1计算得架空线路的经济截面因此选用截面为120mm²,型号为LGJ-120的钢芯铝绞线。按发热条件校验：LGJ-120的允许载流量I=335A>I₃o=91.6A因此满足发热条按机械强度校验：35kV架空钢芯铝线的最小截面Amn=35mm²小于所选截面，因按电压损耗校验：由原始资料得供电部门变电站总降压变电所距离约8000m,而由表查得120mm²的铝芯铝绞线的R。=0.29Ω/km(按缆芯工作温度50℃计),X₀=0.37Ω/km(按线间2000mm),又一号厂房的P3=675kW,Q₃o=1025kVA,因此因此△U%=0.4%<△Ua=5%满足允许电压损耗5%的要求。 由高压配电所至主变的一段引入电缆的选择校验，采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。按发热条件选择。由I₃o=IINT=87.53A,及土壤温度25℃查表，初选缆芯为25mm²的交联电缆，其40℃时的I=115A>I₃0,满足发热条件。校验短路热稳定。由热稳定校验公式可知因此YJL22-10000-3×25电缆满足要求。Ia=480A≥I₃o=285.3A,现校验其动稳定和热稳定。动稳定校验该35kV母线处的i³)=4.7kA假设母线水平平放，档距为2m,档数大于2,相邻两相母线的轴线距离为0.3m。三相短路时的最大电动力母线在F³作用时的弯曲力矩为母线的截面系数为故母线在三相短路时所受到的计算应力为而硬铝母线(LMY)的允许应力为由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。热稳定校验由表6-2中的热稳定校验公式可知A=40×4=160mm²>Amn=5由此可知该母线满足短路热稳定度的要求。 3000h以下铜铝电缆线路铜铝8.4总降压变电所6kV侧母线的选择Ia=542A≥I₃o=496A,现在校验其动稳定和热稳定。动稳定校验该6kV母线处的假设母线水平平放，档距为900mm,档数大于2,相邻两相母线的轴线距离为160mm。三相短路时的最大电动力母线在F³作用时的弯曲力矩为母线的截面系数为W=b²h/6=0.05²×0.004/6=16.7×故母线在三相短路时所受到的计算应力为而硬铝母线(LMY)的允许应力为由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。热稳定校验由热稳定校验公式可知 Amm=I³vtm/c=4.8×10³×√4+0.2+0.05/87=由此可知该母线满足短路热稳定度的要求。8.5总降压变电所至各车间变电所电缆选择馈电给1号厂房(铸钢车间)的线路采用YJLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋设敷设。按发热条件选择：由I₃₀=123.67A及土壤温度为25℃,查表得，初选50mm²,其I>I30,满足发热条件。校验电压损耗：由平面图量得变电所至一号厂房距离约100米，而由表查得50mm²的铝芯电缆的R₀=0.76Ω/km(按缆芯工作温度75℃计),X。=0.079Ω/km,又一号厂房的P³0=675kW,Q₃=1025kVA,因此因此△U%=2.6%<△Ua=5%满足允许电压损耗5%的要求。短路热稳定度校验：按下式求满足短路热稳定度的最小截面满足短路热稳定的要求。其他厂房的选择同第一个厂房的选择方法一致。本设计的总降压变电所至各车间变电所的电缆均选用交联聚氯乙烯绝缘铝芯电缆，并对其进行了校验，其结果见表8.2。馈电给铸钢车间的电弧炉的进线线路选择采用双回交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，接往按发热条件选择：由及空气温度为40℃,查表得，初选500mm²,其,满足发热条件。校验电压损耗：由平面图量得变电所至一号厂房距离约100米，而由表查得400mm²的铝芯电缆的R₀=0.31Ω/km(按缆芯工作温度75℃计),X₀=0.72Ω/km,又一号厂房的P₃0=1625kW,Q₃o=1752.2kvar,因此,因此,满足允许电压损耗5%的要电力电缆不用校验其机械强度和动稳定。馈电给铸铁车间的工频炉的进线线路选择采用交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋设敷设，接往6kV母线。按发热条件选择：由I₃o=100A,查表得，初选35mm²,其I=102A>I₃o=100A,满足发热条件。校验电压损耗：由平面图量得变电所至一号厂房距离约150米，而由表查得35mm²的铝芯电缆的R₀=1.08Ω/km(按缆芯工作温度75℃计),X₀=0.083Ω/km,又一号厂房的P³0=220kW,Q₃0=136.3kvar,因此△U%=0.1%<△Ua=5%满足允许电压损耗5%的要求。馈电给空压站的空压机的进线线路选择交联聚乙烯绝缘铝芯电缆直接埋设敷设，接往6kV母线，型号同铸铁车间的工频炉。其结果见表8.2表8.2总降压变电所至各车间变电所电缆及高压设备架变电所编号电缆型号计算电流I₃0/A允许载流量I₃/A电弧炉YJV-500(双回)工频炉空压机 高压断路器的操动机构与信号回路，断路器采用弹簧操作机构的断路器控制和信号变电所的电能计量回路：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(分别计量全厂消耗后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)。本设计的总降压变电所采用SL7-4000/35型电力变压器，该变压器的额定容量为4000KVA,所以本设计选择对该变压器装设定时限过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护。本设计变压器保护均选用GL-15型继电器进行保护，采用两相两继电器式接线，下面分别对继电保护进行整定计算。电力变压器的保护在总降压变电所继电保护中占据重要位置，本降压变电所对电力变压器提供的保护有瓦斯保护、定时限电流保护和电流速断保护。瓦斯保护瓦斯保护又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的相当灵敏的保护装置，按GB50062—1992规定，800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均装设瓦斯保护。故该厂总降压变电所主变压器应装设瓦斯保护。定时限过电流保护1)装设定时限过电流保护，采用GL-15型电磁式过电流继电器，两相两电器式接线，去分流跳闸的操作方式。过电流保护动作电流的整定可靠系数K=1.3,接线系数Kw=0.1,继电器返回系数K=0.8,电流互感器的电流,因此过电流保护动作电流整定为10A。,满足灵敏度系数的要求电流速断保护利用GL-15的速断装置。其中：Ikmax=I32=4.8kA,Ke=1.4,Kw=1,K;Ikmin=I(22=0.866IR-=0.866×4.8Iop₁=I₄K;/Kw=57.6A× ,满足灵敏度系数的要求。该工厂有35kV进线线路两条，一条为工作电源，另一条为备用电源。本设计35kV线路保护选用GL15型继电器，采用两相两继电器式接线，其接线形式见图9.1所示。35kV线路采用的保护有过电流保护、电流速断保护。下面进行保护的整定计算。过电流保护的整定计算该线路的I₃。=87.53A,本设计的线路过电流保护的整定值取I₃₀的2倍，故Iemx=2I₃o=175.06A。电流互感器变比为20,故整定电流所以动作电流整定为14A。根据工厂的相关资料，该过电流保护的动作时间为2s。因此这里装设的过电流保护的灵敏系数是符合要求的。电流速断保护的整定计算该线路三相短路电流周期分量有效值Imax=I3=1890A,根据电流速断保护的整定计算公式得速断电流该工厂的6kV线路较多，故本设计只选择变电所至No.1车间变电所的线路进行继电保护整定计算，其接线图见附录C。本设计6kV线路保护均选用GL15型继电器进行保护，采用两相两继电器式接线，其接线形式见图9.1所示，下面分别对继电保护进行整定计算。过电流保护的整定计算该线路的I₃o=495.8A,本设计的线路过电流保护的整定值取I₃0的2倍，故IL.max=2I₃o=991.96A。电流互感器变比为200/5,故整定电流所以动作电流整定为40A。根据工厂的相关资料，与35kV侧继电保护配合整定得该过电流保护的动作时间为1.5s。因此这里装设的过电流保护的灵敏系数是符合要求的电流速断保护的整定计算该线路三相短路电流周期分量有效值Ikmax=4.65kA,根据电流速断保护的整定计算公式得动作电流因此这里装设的过电流保护的灵敏系数是符合要求的。10防雷与接地保护10.1变电所防雷保护与防雷装置的选择为了防止雷电侵入波对变电所内电气装置特别是对主变压器产生危害，应该在变电所以下位置装设避雷器：高压架空线路的终端杆装设阀式避雷器，且由于该工厂需要一段引入电缆，故在架空线终端装设的避雷器要与电缆头处的金属外皮相连并一同接地；每组高压母线上都应装设阀式避雷器。变电所内所有阀式避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网相连。该变电所采用电站型碳化硅阀式避雷器，其中35kV侧采用磁吹阀式避雷器，6kV侧采用普通阀式避雷器。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点与接地网连接。本设计为实际应用型设计，根据该冶金机械