永濟機械廠10kv降壓變電所的電氣設(shè)計方案

1 永濟機械廠 10壓變電所的電氣設(shè)計方案 第一章 電氣設(shè)計 的一般原則 電氣設(shè)計 設(shè)計的一般原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn) 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、 10 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則： （ 1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。 （ 2） 安全可靠、先進合理； 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全， 供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。 （ 3） 近期為主、考慮發(fā)展； 應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴建的可能性。 （ 4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。 設(shè)計內(nèi)容及步驟 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。 2 1、負荷計算 全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎(chǔ)上進行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。 2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇參考電源進線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān) 因素，結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。 3、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。 4、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù) 經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細表以及工程預(yù)算書表達設(shè)計成果。 5、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短 路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。 6、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計 按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需 移相 電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。 3 7、變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達設(shè)計成果。 8、繼電保護及二次結(jié)線設(shè)計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容 器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。 設(shè)計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達設(shè)計成果。 35 9、變電所防雷裝置設(shè)計 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù) 選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電阻計算。 10軟母線制作安裝 1)、所用的導(dǎo)線及避雷線，其結(jié)構(gòu)及規(guī)格應(yīng)與工程設(shè)計相符，并符合國家標(biāo)準(zhǔn)的各項規(guī)定。 2)、使用液壓設(shè)備前，要認真檢查其完好程度，以保證正常操作。對耐張線夾應(yīng)使用精度為 3)、對使用的各種規(guī)格的耐張線夾，應(yīng)用汽油清洗管內(nèi)壁的油垢，并清除影響穿管的鋅疤及焊渣。 4)、對鋁絞線的外層鋁股用棉紗蘸少量汽油擦凈表面油垢；并涂電 力復(fù)合脂，將外層鋁股覆蓋住。然后進行液壓壓接。 11硬母線安裝 4 1)、母線安裝前應(yīng)檢查支架安裝面水平偏差不大于 3一平面內(nèi)絕緣子頂面偏差戶內(nèi)不大于 2外不大于 3線段內(nèi)各絕緣子中心線偏差不大于 2柱瓷瓶無損傷掉瓷，母線表面應(yīng)光潔平整，不應(yīng)有裂紋、變形和扭曲現(xiàn)象。如需整校時，應(yīng)在直木板上進行，嚴(yán)禁用鐵錘進行打擊。 2)、母線需制作立彎、平彎時應(yīng)予先進行放樣，彎曲立彎、平彎時應(yīng)使用專用彎曲機進行。彎曲部分外觀無斷裂無明顯抓皺。 3)、各處接連接時所有接觸面應(yīng)用水磨砂紙打磨光潔，并涂抹適 量的電力復(fù)合脂。第二章 負荷計算的內(nèi)容和目的 1 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用 30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 2 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù) 1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。 平均負荷為一段 時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。 電力負荷應(yīng)根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失及影響的程度分為一級、二級、三級負荷。獨立于正常電源的發(fā)電機組，供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常的專用饋電線路，以及蓄電池和干電池可作為應(yīng)急電源。二級負荷的供電系統(tǒng)，應(yīng)由兩線路供電。必要時采用不間斷電源 . 一級負荷 一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者 ；或?qū)⒃谡紊?，?jīng)濟上造成重大損失者；或中斷將影響有重大政治經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作者。 二級負荷 二級負荷為中斷供電將在政治上，經(jīng)濟上產(chǎn)生較大損失的負荷，如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報廢等；或中斷供電將影響重要的用電單位正常的工作負荷，如交通 5 樞紐、通信樞紐等；或中斷供電將造成秩序混亂的負荷等。 三級負荷 三級負荷為不屬于前兩級負荷者。對供電無特殊要求。 供配電系統(tǒng)的設(shè)計，除一級負荷中特別重要的負荷外，不應(yīng)按一個電源系統(tǒng)檢修或者故障的同時另外一個電源又發(fā)生故障的情況進行設(shè)計。需 要兩回電源線路的用電單位，應(yīng)采用同級電壓供電；但根據(jù)各級負荷的不同需要及地區(qū)供電的條件，也可以采用不同的電壓供電。供電系統(tǒng)應(yīng)簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級數(shù)不應(yīng)多于兩級。高壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用放射式。根據(jù)負荷的容量和分布，配變電所應(yīng)靠近負荷中心。 用電單位的供電電壓應(yīng)根據(jù)用電容量，用電設(shè)備的特性，供電距離，供電線路的回路數(shù)，當(dāng)?shù)毓搽娋W(wǎng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)濟技術(shù)比較確定。 供配電系統(tǒng)的設(shè)計時，應(yīng)正確選擇變壓器的變比及電壓分接頭，降低系統(tǒng)阻抗，并應(yīng)采取無功功率補償?shù)拇胧?還應(yīng)使三相負荷平衡，以減少電壓的偏差。 單相用電設(shè)備接入三相系統(tǒng)，使三相保持平衡。 220線路大于 30采用三相系統(tǒng)，并應(yīng)采用三相五線制。這樣，可以降低三相低壓配電系統(tǒng)的不對稱性和保證電氣安全。 當(dāng)單相用電設(shè)備接入電網(wǎng)時，求其計算負荷是以其三相中最大的一相負荷乘以三所得。那么我們在設(shè)計中盡量或者注意使其三相平衡分布，這樣單相接入的負荷就可以以其全部負荷相加即為其計算負荷。后面的負荷列表中將引用這一用電思想。 供配電設(shè)計中正確選擇電動機、變壓器的容量，降低線路的感抗。當(dāng)工藝 條件適當(dāng)時，應(yīng)采取同步電機或選用帶空載切除的間歇工作制設(shè)備等，提高用電單位自然功率因數(shù)措施后，仍達不到電網(wǎng)合理運行要求時，還可以采用并聯(lián)電力電容器作為無功補償裝置；合理時，還可采用同步電動機。當(dāng)采用電力電容器作為無功補償 6 裝置時，應(yīng)就地平衡補償。低壓部分的無功功率應(yīng)由低壓電容器補償；高壓部分的無功功率應(yīng)由高壓電容器補償。容量較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備的無功功率應(yīng)就地補償、集中補償。在環(huán)境正常的車間內(nèi)，低壓電容器應(yīng)分散補償。 無功補償容量應(yīng)按照無功功率曲線或無功補償計算確定。當(dāng)補償?shù)蛪夯緹o功功率的電容 器組，常年穩(wěn)定的無功功率，經(jīng)常投入運行的變壓器或配變電所內(nèi)投切次數(shù)較少的高壓電動機及高壓電容器組時，應(yīng)采用手動投切的無功補償裝置。當(dāng)為避免過補償時，裝設(shè)無功自動補償裝置，在經(jīng)濟合理時只有裝設(shè)無功自動補償裝置才能滿足在各種運行負荷的情況下的電壓偏差允許時，應(yīng)裝設(shè)無功自動補償裝置。當(dāng)采用高低壓自動補償裝置效果相同時，應(yīng)采用低壓自動補償裝置。 為基本滿足上述要求，我們在設(shè)計時把無功補償裝置統(tǒng)一裝設(shè)在變壓器的低壓母線側(cè)。這樣的補償，可以選擇相對較小容量的變壓器，節(jié)約初期投資。對于容量較大，并且功率因數(shù)很低的用電負荷 采用單獨集中補償。 在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)，當(dāng)大部分用電設(shè)備為中小容量，并且無特殊要求的時候，應(yīng)采用樹干式配電。當(dāng)用電設(shè)備為大容量時，或負荷性質(zhì)重要，或在有特殊要求的建筑物內(nèi)，應(yīng)采用放射式配電。還有一種為混合式，它兼具前兩者的優(yōu)點，在現(xiàn)代建筑中應(yīng)用最為廣泛。 電所進出線選擇和校驗 1)發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜 (包通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。 2)導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電 壓損耗，不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。 3) 機械強度 導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng) 滿足工作電壓的要求 7 第三章 負荷計算和無功功率計算及補償 負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。 本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。 主要計算公式有： 1 有功功率： (1) 2無功功率 : (2) 3 視在功率 : （ 3） 4 計算電流 : (4) 使用以上公式計算出各個車間的用電負荷 機械廠負荷統(tǒng)計資料 廠房編號 廠房名稱 負荷 類別 負荷/需要系數(shù) 功率因數(shù) 30 (1 熱處理車間 動力 94 明 5 鑄造車間 動力 272 明 23 鍛壓車間 動力 161 明 113 金工車間 動力 317 明 工具車間 動力 245 6 113 明 電鍍車 動力 165 8 間 照明 機修車間 動力 107 明 裝配車間 動力 111 明 倉庫 照明 4 0 實驗室 照明 1 宿舍區(qū) 照明 290 負荷計算時，采用需要系數(shù)法對各個車間進行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。具體步驟如下。 1. 熱處理車間：動力部分 4* 30= 80)=明部分 ， * 80) =2. 鑄造車間：動力部分， 72* 30= 80)= 明部分， 3* 80)=. 鍛壓車間：動力部分， 61* 30= 80)=明部分 ， 13* 80)=4. 金工車間 ： 動力部分 ， 17* 30= 80)=明部分 ， 9 80)= 動力部分 ， 45* 6 13 13/(80)=明部分 ， 80)=. 電鍍車間：動力部分， 65* 30= 80)=明部分， 80)=7. 機修車間 ：動力部 分， 07* 30= 80)=明部分 ， 80)=. 裝配車間：動力部分， 11* 30= 80)=照明部分， 80)=9. 倉庫： 照明部分， * 80)=10. 實驗室：照明部分， 80)=明部分 90*03 03/(80)=10 取全廠的同時系數(shù)為： K =全廠的計算負荷為： K * K * 0+ 22 3030 = 3 A) 由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷 為： 這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為： 使高壓側(cè)的功率因數(shù) 低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)高于 ?。?。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由 低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為： 取 :53 計算電流 變壓器 的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計算負荷為： ； 補償后的功率因數(shù)為： 滿足（大于 要求。 年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到： 453 95 . 0 0 821.k k A 6 . 456 ) 453 . 453 2 2 ) 2 ( 30 A I . 8 . 0 732 . 1 . 2 ( 30 P r . . 0 015 . 0 ) 2 ( 30 W S Q r 4 . 27 6 . 456 06 . 0 06 . 0 ) 2 ( 30 W . . . ) 1 ( 30 85 27 453 ) 1 ( 30 k k k Q A 7 . 85 . 2 ) 1 ( 30 A I 1 . 48 10 732 . 1 7 ) 1 ( 30 99 . 0 7 . C Q 11 年有功電能消耗量： 0年無功電能耗電量： 0結(jié)合本廠的情況，年負荷利用小時數(shù)800h， 。由此可得本廠： 年有功耗電量： ； 年無功耗電量： 由于本廠有二級重要負荷，考慮到對供電可靠性的要 求，采用兩路進線 . 變電所的形式由用電負荷的狀況和周圍環(huán)境情況確定，根據(jù)變電所位置和形式的選擇規(guī)定及 1994的規(guī)定，結(jié)合本廠的實際情況，這里變電所采用單獨設(shè)立方式。其設(shè)立位置參見附圖一永濟機械廠廠區(qū)平面圖。內(nèi)部布置形式參見附圖二永濟機械廠平面布線圖，附圖三永濟機械廠供電系統(tǒng)圖。 h kh kW a p 6 10 9 . 2 4800 2 2 . 0 h kh k W q 6 10 9 . 1 4800 8 . 0 12 第四章 變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇 變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè) 兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。 每臺變壓器的容量同時滿足以下兩個條件： 1） 任一臺變壓器單獨運行時， 2） 宜滿足： 30)N 3） 任一臺變壓器單獨運行時， 4） 應(yīng)滿足： )111(30 5） 即滿足全部一、二級負荷需求。 代入數(shù)據(jù)可得：N )考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為C20），所選變壓器的實際容量： （實也滿足使用要求，同時又考慮到未來 510年的負荷發(fā)展，初步取1000?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為 號： 0 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示： 0 k 額定電壓 /耗 /0 壓 低壓 空載 負載 1000 （附：參考尺寸（ 長： 1760寬： 1025高： 1655 重量（ 3410） 13 方案： 雙母線接線：雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通 過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組（一次 /二次）母線上，且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并列運行。與單母線相比，它的優(yōu)點是供電可靠性大，可以輪流檢修母線而不使供電中斷，當(dāng)一組母線故障時，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復(fù)供電，另外還具有調(diào)度、擴建、檢修方便的優(yōu)點；其缺點是每一回路都增加了一組隔離開關(guān)，使配電裝置的構(gòu)架及占地面積、投資費用都相應(yīng)增加；同時由于配電裝置的復(fù)雜，在改變運行方式倒閘操作時容易發(fā)生誤操作，且不宜實現(xiàn)自動化 方案：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有 單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。 方案：高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。 以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經(jīng)濟性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數(shù)量多，接線復(fù)雜，它們的經(jīng)濟性能較差；采用方案一既滿足負荷供電要求又較經(jīng)濟，故本次設(shè)計選用方案。 14 第 五 章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 根據(jù)機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用天津市長城電器有限公司生產(chǎn)的Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。此高壓開關(guān)柜的型號：明： 4：一次方案號； Z：真空斷路器； T：彈簧操動； 干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取 ： 高壓斷路器： 250/20 高壓熔斷器： 50 電流互感器： 電壓互感器： 接地開關(guān)：5 母線型號： 50 4） ； 80 10） +1（ 60 6） 絕緣子型號： 內(nèi)支柱絕緣子） 從高壓配電柜引出的 10號： 0，無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度90C。 根據(jù)高壓一次設(shè)備的選擇校驗項目和條件，在據(jù)電壓、電流、斷流能力選擇設(shè)備的基礎(chǔ)上，對所選的高壓側(cè)設(shè)備進行必需的動穩(wěn)定校 驗和熱穩(wěn)定度校驗。 設(shè)備的動穩(wěn)定校驗 1) 高壓電器動穩(wěn)定度校驗 校驗條件： ( 3 ) ( 3 )m a x m a x;s h s hi i I I由以上短路電流計算得(3)3)2. 14查找所選設(shè)備 的數(shù)據(jù)資料比較得： 高壓斷路器 250/20 0足條件； 電流互感器 9足條件； 15 5接地開關(guān) 3 足條件。 2) 絕緣子動穩(wěn)定度校驗 校驗條件： (3)al 線采用平放在絕緣子上的方式，則：( 3 ) ( 3 ) ( 3 ) 2 7 23 1 0 /c s h i N （其中a=200mm；l=900 所以：(3)2 7 20 . 93 ( 6 . 6 6 6 ) 1 0 / 3 4 . 6 30 . 2 N A 足要求。 3) 母線的動穩(wěn)定校驗 校驗條件： al c140 10)3) (3) 7 20 . 93 ( 6 . 6 6 6 ) 1 0 / 3 4 . 6 30 . 2 N A 母線的彎曲力矩： ( 3 ) 3 4 . 6 3 0 . 9 3 . 1 21 0 1 0F l N mM m 母線的截面系數(shù)： 22 63( 0 . 0 5 ) . 0 0 4 1 . 6 7 1 066b h m 母線在三相短路時的計算應(yīng)力： 633 . 1 2 1 . 8 71 . 6 7 1 0c M N m M P aW m 可得，140c=足動穩(wěn)定性要求。 1) 高壓電器熱穩(wěn)定性校驗 校驗條件： 2 ( 3 ) 2t t I t查閱產(chǎn)品資料：高壓斷路器：t=4s； 電流互感器：t=1s；接地開關(guān)：5kA,t=4s。取0 . 7 0 . 1 0 . 8i m a o p o ct t t s ，(3)I=數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)計算以上電器均滿足熱穩(wěn)定性要求。 2) 高壓母線熱穩(wěn)定性校驗 校驗條件： A3) 銅母線的 C=1712 母線的截面： A=5042002允許的最小截面： 2m i 7 52 . 6 1 4 1 3 . 2 4171sA k A m 從而，該母線滿足熱穩(wěn)定性要求 。 3) 高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗 16 校驗條件： A3) 允許的最小截面： 2m i 7 52 . 6 1 4 1 3 . 2 4171sA k A m 所選電纜 0的截面 A=502該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求 。 低壓側(cè)采用的也是天津長城電器有限公司生產(chǎn)的 分初選設(shè)備： 低壓斷路器： 智能萬能斷路器、 低壓熔斷器： 電壓互感器： 電流互感器： 列 母線型號： 80 10） +1（ 60 6） 絕緣子型號： 內(nèi)支柱絕緣子） 另外，無功補償柜選用 2個 用自動補償，滿足補償要求。 由于根據(jù)低壓一次設(shè)備的選擇校驗項目和條件進行的低壓一次側(cè)設(shè)備選擇，不需再對熔斷器、刀開關(guān)、斷路器進行校驗。關(guān)于低壓電流互感器、電壓互感器、電容器及母線、電纜、絕緣子等校驗項目與高壓側(cè)相應(yīng)電器相同，這里僅列出低壓母線的校驗： 380校驗條件： al c140 380)3) ( 3 ) 2 7 20 . 93 ( 5 1 . 9 1 2 ) 1 0 / 2 1 0 0 . 3 70 . 2 mF k A N A 母線的彎曲力矩： ( 3 ) 2 1 0 0 . 3 7 0 . 9 1 8 9 . 0 3 31 0 1 0F l N m 母線的截面系數(shù)： 22 53( 0 . 0 8 ) 0 . 0 1 1 . 0 7 1 066b h m 17 母線在三相短路時的計算 應(yīng)力： 531 8 9 . 0 3 3 1 7 . 6 71 . 0 7 1 0c M N m M P aW m 可得，140c=足動穩(wěn)定性要求。 380驗條件： A3) 查產(chǎn)品資料，得銅母線的 C=1712 母線的截面： A=80102002允許的最小截面： 2m i 7 52 8 . 2 1 3 1 4 2 . 8 8171sA k A m 從而，滿足熱穩(wěn)定性要求 。 18 第六章 變電所高、低壓線路的選擇 為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟電流密度； 機械強度。 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般 10常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。 架空進線后接了一段交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜 0做引入線（直埋），高壓主接線如附圖三所示。 高壓側(cè)計算電流0 所選電纜的允許載流量：30 滿足發(fā)熱條件。 由于沒有設(shè)單獨的車間變電所，進入各個車間的導(dǎo)線接線采用 變電所到各個車間及宿 舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用 據(jù)不同的車間負荷采用不同的截面。其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件： 1) 相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即， 2) 30 3) 中性線（ 面選擇， 4) 這里采用的為一般三相四線， 5) ； 6) 保護線（ 截面選擇 1、 235A 時， 2、 ； 3、 216時， 4、 19 5、 221 6 3 5m m A m m時， 6、 216) 保護中性線（ 選擇， 8) 取（ （ 最大截面。 結(jié)合計算負荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的 型號為： 電鍍車間： 185+1 95 兩根并聯(lián) ; 鑄造車間： 185+1 95 兩根并聯(lián) ; 實驗室： 150+1 6 45 A 鍛壓車間： 185+1 95； 金工車間： 70+1 50 兩根并聯(lián) ; 工具車間： 50+1 35 熱處理車間： 185+1 95 裝配車間： 50+1 35 機修車間： 50+1 35 倉庫： 25+1 16 宿舍區(qū)： 185+1 6 55A 另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線 A I . 11528 2 264 A I a . 249 528 2 264 A A I a 240 264 A A I a . 203 304 2 152 A A I a . 195 203 A A I a . 103 264 A A I a . 125 129 A A I a . 69 129 A A I a . 5 87 20 第 七 章 變電所二次回路方案選擇及繼電保護的整定 1) 二次回路電源選擇 二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。 蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟性差。 考慮到交 流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護方便。這里采用交流操作電源。 2) 高壓斷路器的控制和信號回路 高壓斷路器的控制回路取決于操作機構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路。 3) 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 這里根據(jù) a) 10能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負荷電流， b) 裝設(shè)電流表一只。 c) 變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表 測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。 d) 電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。 e) 380裝一只電流表。 f) 低壓動力線路：裝設(shè)電流表一只。 4) 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ 機械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（ 繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。 21 由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護裝置比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作 的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。 繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的 “ 去分流跳閘 ” 操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。型號都采用 0 。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟，投資大大降低。 此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護。 1)變壓器繼電保護 變 電所內(nèi)裝有兩臺 10/的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為( 3 ) 2 8 3kI 高壓側(cè)繼電保護用電流互感器的變比為 200/5A，繼電器采用0型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。 a)過電流保護動作電流的整定： 1 . 3 , 0 . 8 ,r e l r 1，2 0 0 / 5 4 0a x 12 2 4 1 0 0 0 / ( 3 1 0 ) 2 3 0 . 9 5L N k V A k V A 故其動作電流：1 . 3 1 2 3 0 . 9 5 9 . 3 80 . 8 4 0 A 動作電流整定為 9A。 b)過電流保護動作時限的整定 由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護的 c)電流速斷保護速斷電流倍數(shù)整定 取1.5,m a x 2 8 . 2 1 3 0 . 4 0 / 1 0 1 1 2 8 . 5kI k A K V k V A ，故其速斷電流為： 1 . 5 1 1 1 2 8 . 5 4 2 . 3 240 A 因此速斷電流倍數(shù)整定為： 4 2 . 3 2 4 . 79 2） 10在此選用 0型繼電器。由以上條件得計算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護的 10倍動作時限整定為 電流保護采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線路 22 首端的三相短路電流為 比為 200/5A。下面對高壓母線處的過電流保護裝置1高壓母線處繼電保護用電流互感器變比為 200/5A） 整定1取m a x 3 0 ( 1 )2 . 5 2 . 5 6 7 . 5 0 1 6 8 . 7 5 A A ，1 . 3 , 0 . 8 ,r e l r 1，2 0 0 / 5 4 0，故 ( 1 ) m a 3 1 1 6 8 . 7 5 6 . 90 . 8 4 0r e l wo p Lr e A ， 根據(jù) 0型繼電器的規(guī)格，動作電 流整定為 7A 。 整定1 母線三相短路電流 2 ) ( 2 )( 2 )1 2 . 6 1 4 6 5 . 3 540 k A (2)： ( 2 )2( 2 )6 5 . 3 5 7 . 39 由反時限過電流保護的動作時限的整定曲線確定2t= 1的實際動作時間：12 0 . 7 0 . 6 0 . 7 1 . 3t t s s s s 母線三相短路電流 1 ) ( 1 )( 1 )1 2 . 6 1 4 6 5 . 3 540 k A (1)： ( 1 )1( 1 )6 5 . 3 5 9 . 37 所以由 10倍動作電流的動作時限曲線查得1 3） 整定項目： (a)瞬時過流脫扣器動作電流整定： 滿足( 0 )op I萬能斷路器取 塑殼斷路器取 2 (b)短延時過流 脫扣器動作電流和動作時間整定： 滿足 : ()op s I 另外還應(yīng)滿足前后保護裝置的選擇性要求，前一級保護動作時間比后一級至少長一個時間級差 (c)長延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定： 滿足：( ) 3 0op l I (d)過流脫扣器與被保護線路配合要求： 23 滿足：()op l ol I緣導(dǎo)線和電纜允許短時過負荷倍數(shù) (對瞬時和短延時過流脫扣器，一般取 長延時過流脫扣器，取 (e)熱脫扣器動作電流整定： 滿足：30R I般應(yīng)通過實際運行進行檢驗。 第八章 防雷保護與接地裝置設(shè)計 1） 裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。 2)避雷針與避雷線 防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線 ，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。 3) 避雷器 避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它 建筑 物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿， 1）確定接地電阻 計算單根鋼管接地電阻確定接地鋼管 數(shù)和最后的接地方案考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選 160 404形布置 接地裝置安裝 施工前檢查鋼材表面鍍鋅狀況應(yīng)良好，挖溝深度符合設(shè)計。接地極敷設(shè)時，應(yīng)平直、牢固，跨越建筑物變形縫時有補償裝置。焊接連接的焊縫應(yīng)平整、飽滿、