514652114畢業(yè)設(shè)計（論文）水泥廠110kV總降壓變電所的設(shè)計

1、某水泥廠110kv總降壓變電所的設(shè)計摘 要本文主要是針對某水泥廠110kv變電所進行設(shè)計。根據(jù)變電所周邊地區(qū)提供的負荷及對供電系統(tǒng)的要求，本次設(shè)計主要內(nèi)容是對供電系統(tǒng)進行負荷計算，對總降壓變電所及配電系統(tǒng)進行設(shè)計。并對主要設(shè)備進行選型校驗，對主變壓器、線路進行保護整定計算，對主、變線路進行防雷保護等。在這次設(shè)計中，負荷計算是非常重要的，根據(jù)計算結(jié)果，可以選擇供電系統(tǒng)中線路的變壓器的型號、導(dǎo)線截面、電壓和電流互感器等主要電氣設(shè)備。變壓器在供電系統(tǒng)中也是重要的設(shè)備，掌握了對它的保護和整定計算方法。通過本次畢業(yè)設(shè)計，旨在熟悉變電所中供電系統(tǒng)的負荷計算，掌握變電所中一次回路的基本原理，在此基礎(chǔ)上對供電

2、系統(tǒng)中的變電所一次接線進行了設(shè)計和計算，最后根據(jù)具體環(huán)境條件對電氣設(shè)備進行校驗，使本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容更加完善。 關(guān)鍵詞：一次部分，變電所，變壓器，電氣設(shè)備the design of major system of 110kv substationabstracta cement plant substation of 110kv is designed in this paper. a substation of 110kv is designed in this paper. according to the substation and the request of the power s

3、upplying system, i mainly design and calculate the major system, check to the main equipments, and design the protection of the circuit etc. burden calculation is very important in this design. we can choice the transformer, the circuit and the other main electricity equipments. we should learn the

4、method of the calculation of it. transformer is also very important，we should learn how to calculate and how to protect it.i will acquaint with the burden calculation of the substation pass this graduation design，and learn the basic principle of the major system in the substation. i have completed t

5、he design and the calculation，and i will check it basis the actual environment .and then this graduation design will be perfect.key words: major system，transformer， substation，electricity equipments目錄前 言1第1章 負荷計算及變壓器的選擇21.1 負荷計算及變壓器的選擇21.1.1 負荷計算的目的21.1.2 各車間的負荷計算31.2 車間變壓器的選擇41.2.1 水泥粉磨及庫頂電力室變壓器的選擇

6、41.2.2 窯頭電力配電室變壓器的選擇51.2.3 水泥燒成電力配電室變壓器的選擇51.2.4 生料粉磨及礦山電力配電室變壓器的選擇61.3 總降負荷計算及變壓器選擇71.3.1 總降負荷計算71.3.2 主變壓器的選擇71.3.3 s10型系列油浸節(jié)能配電變壓器優(yōu)點81.4 無功補償91.4.1 全廠自然平均功率因數(shù)101.4.2 補償容量101.4.3 補償后功率因數(shù)10第2章 設(shè)備選擇及其校驗122.1 電氣設(shè)備的原則122.1.1 電氣選擇的一般原則122.1.2 導(dǎo)線和電纜的選擇132.1.3 校驗的一般原則142.2 短路電流計算152.2.1 計算方法152.2.2 各點的短路

7、電流152.3 斷路器及隔離開關(guān)的選擇182.3.1 110kv斷路器選擇182.3.2 10kv段斷路器及隔離開關(guān)選擇212.3.3 0.4kv進線開關(guān)及低壓母聯(lián)開關(guān)選擇242.4 互感器的選擇252.4.1 110kv段互感器選擇252.4.2 10kv段互感器選擇262.5 避雷器的選擇282.6 其它設(shè)備選擇282.6.1 10kv匯流母線和電纜的選擇282.6.2 10kv其他設(shè)備的選擇292.6.3 0.4kv設(shè)備母線的選擇30第3章 平面圖及主接線設(shè)計313.1 總降及車間變電所位置313.2 主接線設(shè)計32第4章 過電壓與接地保護344.1 過電電壓保護344.1.1 過電壓的

8、含義344.1.2 過電壓的類型344.2 雷電過電壓保護344.3 接地保護364.3.1 接地保護概述364.3.2 中性點接地方式364.3.3 中性點接地原則364.3.4 本站接地保護設(shè)計37結(jié) 論38謝 辭39參考文獻40外文資料翻譯41前 言本次設(shè)計的主要內(nèi)容就是進行水泥廠的一次供電設(shè)計，本設(shè)計共分為五章，首先扼要地介紹了配電系統(tǒng)及工廠供電系統(tǒng)，并對電力負荷和短路電流進行了具體的計算，在闡述工業(yè)配電系統(tǒng)一次接線的基礎(chǔ)上，詳細的對變電所的電氣設(shè)備進行了選擇，并針對線路、變壓器等介紹了其保護方法，針對雷電形成及其危害性，介紹了常用的雷電保護裝置和防護措施、以及接地和接零的目的和作用。

9、并介紹了無功補償?shù)姆绞胶陀嬎?。當前，能源嚴重短缺，合理用電、?jié)約用電的迫切性和必要性已為人們所認識?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，使用電和節(jié)電技術(shù)滲透到設(shè)計，運行，制造，管理等部門，其涉及面愈來愈寬，內(nèi)容愈來愈深，與設(shè)計的聯(lián)系愈來愈密切，這都為培養(yǎng)高質(zhì)量的共用電人才提出更高的要求。限于本人水平，設(shè)計中錯漏難免，敬請老師們批評指正，本人不勝感激！第1章 負荷計算及變壓器的選擇1.1 負荷計算及變壓器的選擇1.1.1 負荷計算的目的進行企業(yè)電力負荷計算的主要目的就是為正確選擇企業(yè)各級變電站的變壓器容量、各種電氣設(shè)備以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線等提供科學(xué)的依據(jù)。表1-1各車間負荷車間變配電所負荷（kw）水泥粉磨及水泥庫頂

10、電力變配電室880窯頭電力配電室970水泥燒成電力配電室640生料粉磨及礦山電力配電室1230本設(shè)計采用需用系數(shù)法1，計算負荷為：有功功率： （1-1）無功功率： （1-2）視在功率： （1-3）電流： （1-4）1.1.2 各車間的負荷計算(1) 泥粉磨及水泥庫頂電力室 (2) 窯頭電力配電室(3) 水泥燒成電力配電室(4) 生料粉磨及礦山電力配電室表1-2車間負荷計算結(jié)果序號車間名稱1水泥粉磨及庫頂電力室7045288801336.982窯頭電力配電室7765829701473.763水泥燒成電力配電室512384640972.384生料粉磨及礦山電力配電室98473812301868.7

11、91.2 車間變壓器的選擇1.2.1 水泥粉磨及庫頂電力室變壓器的選擇經(jīng)過查表得知車間變電所的同時系數(shù)，由上述st =808.116kva選擇有載調(diào)壓s10-m-1250/10型變壓器二次側(cè)計算負荷2負載率：有功功率損耗：無功功率損耗：1.2.2 窯頭電力配電室變壓器的選擇經(jīng)查表得知同時系數(shù)，由上述st =890.7kva選擇有載調(diào)壓s10-m-1250/10型。變壓器二次側(cè)計算負荷3負載率：有功功率損耗：無功功率損耗:1.2.3 水泥燒成電力配電室變壓器的選擇經(jīng)查表得知同時系數(shù)，由上述st =587.7kva選擇有載調(diào)壓s09-m-1000/10型。變壓器二次側(cè)計算負荷4負載率:有功功率損耗

12、:無功功率損耗:1.2.4 生料粉磨及礦山電力配電室變壓器的選擇經(jīng)查表得知同時系數(shù)，由上述st =1129.5kva選擇有載調(diào)壓s09-m-1600/10型。變壓器二次側(cè)計算負荷5負載率:有功功率損耗:無功功率損耗:1.3 總降負荷計算及變壓器選擇1.3.1 總降負荷計算1. 水泥粉磨及庫頂電力室負荷損耗: = 34.2(kva)2. 窯頭電力配電室變壓器負荷損耗: = =44.6(kva)3. 水泥燒成電力配電室負荷損耗: = =23.21(kva)4. 生料粉磨及礦山電力負荷損耗: = =45.79(kva)總負荷:1.3.2 主變壓器的選擇主變壓器容量應(yīng)根據(jù)5-10年的發(fā)展規(guī)劃進行選擇，

13、并應(yīng)考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力，對裝兩臺變壓器的變電所。1. 任一臺變壓器單獨運行宜滿足以下條件：sn=0.6s式中s為變電所最大負荷。2. 任一臺變壓器單獨運行宜滿足以下條件：式中s1+2為全部的一、二級負荷。這樣，當一臺變壓器停用時，可保證對60%負荷的供電?？紤]變壓器的事故過負荷能力40%，則可保證對84%負荷的供電。由于一般電網(wǎng)變電所大約有25%的非重要負荷，因此，采用sn=0.6pm，對變電所保證重要負荷來說多數(shù)是可行的，能滿足一、二級負荷的供電需求。一般情況下采用三相式變壓器，具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到15%sn以上時，可采用三繞組變壓器。

14、其中，當高壓電網(wǎng)為110220kv，而低壓電網(wǎng)為10kv時，由于負荷較大，最大和最小運行方式下電壓變化也較大，故采用帶負荷調(diào)壓的三繞組變壓器。目前限制低壓側(cè)短路電流措施，一般采用高阻抗變壓器，且根據(jù) 110kv 系統(tǒng)短路水平(不超過30 ka)。經(jīng)過推算，10kv短路電流(不超過30ka)。所選開關(guān)柜等電氣設(shè)備均可滿足要求(10kv不并列)。故本次設(shè)計采用高阻抗主變壓器。本次設(shè)計結(jié)合實際運行經(jīng)驗，要求主變壓器本體油枕由原a相移至c相。這樣有利于主變壓器中性點接地隔離開關(guān)連接安裝，且操作檢修方便。根據(jù)總負荷s=3563.816(kva)可選擇三相自冷雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器sfz10-6300/

15、110型6。1.3.3 s10型系列油浸節(jié)能配電變壓器優(yōu)點隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，進年來，變壓器的發(fā)展非?？?，由s7型系列到s9系列到s10型系列變壓器的快速轉(zhuǎn)變，s10型變壓器低損耗、低噪聲、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便、更好的穩(wěn)定性滿足了用戶要求,但是由于s10型變壓器的價格較貴，所以式中有t3t4兩臺采用還采用s09系列.引線的選擇原則是：電流密度符合低損耗要求，不高于繞組電流密度。在鐵心夾持中，上、下夾件均采用4-6mm彎制鋼板夾持，去掉木墊塊，鐵心墊腳直接固定在夾件上，大大提高了器身穩(wěn)固性。器身與箱蓋相連,改掉傳統(tǒng)吊螺桿結(jié)構(gòu),采取吊板結(jié)構(gòu)，靈活、可靠。設(shè)計、施工中的工藝改進技術(shù)：1. 鐵心制作

16、鐵心采用階梯形三接縫疊片，有利于降低空載損耗和空載電流，鐵心疊裝完畢，打緊無緯帶，刷漆固化，減少噪音，增加機械強度。2. 線圈工藝：高壓線圈采用簾式油道，餅間采用1mm的墊塊小油隙，線圈具有橫縱向油道，而且散熱性比較好，既保證了絕緣性能，又降低了成本；低壓線圈采用4螺旋的結(jié)構(gòu)，采用交叉換位，達到完全換位，降低損耗，提高線圈機械性。3. 器身絕緣及引線工藝線圈對鐵芯的絕緣為1.0紙板三層；高、低壓線圈之間圍1.0紙板三層。上、下鐵絕緣為等分墊塊加紙圈粘接而成，提高了鐵芯和線圈的散熱能力。高壓引線在夾持處用絕緣紙加包寬于導(dǎo)線夾的附加絕緣以增大爬電距離。低壓引線遵循橫平豎直的原則，焊接后整齊又美觀。

17、 4. 油箱制作工藝在油箱壁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選用pg型固定式散熱器增大散熱面積，且易于施工焊接，在油箱的整體制作過程中，并在所有部件連接處選用優(yōu)質(zhì)橡膠作密封材料，防止出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象并延緩了老化?？傊?，在整個變壓器的研制過程中，每一個工序和環(huán)節(jié)都以優(yōu)于質(zhì)量計劃中制定的參數(shù)完成，全部技術(shù)參數(shù)都達到國家標準。且噪音小，溫升低，整體無滲油，高效率，高質(zhì)量的完成了s10型系列變壓器的研制工作。1.4 無功補償在110kv進線側(cè)計算。要求本廠的功率因數(shù)值在0.9以上。本設(shè)計采用電力電容補償，無功補償根據(jù)要求采用高壓集中補償。將不并聯(lián)電容器集中裝設(shè)在變配電所高壓母線上，為了避免電容器擊穿時引起高壓母線相間短路

18、，所以在電容器組的三角形的各邊，都有高壓熔斷器fu與電容器c串聯(lián)，如果電容器擊穿時，相間短路電流使其串聯(lián)的熔斷器很快熔斷，快速切除短路電流7。1.4.1 全廠自然平均功率因數(shù)全廠計算負荷的有功功率：=633.6+698.4+460.8+885.6+7.02+7.99+5.28+9.51=2708.2kw全廠計算負荷的無功功率： =501.6+552.9+364.8+701.1+33.54+42.16+22.6+44.8=2263.5kvar全廠平均功率因數(shù)為,取an =0.75，n=0.8=0.75提高到=0.91.4.2 補償容量計算補償容量： =0.752708.20.40 =812.46

19、kvar那么考慮到三相均衡分配，所以取n=18，每相6并聯(lián)，這時并聯(lián)電容器的實際補償容量為：=50(10/10.5)218=816.32kvar1.4.3 補償后功率因數(shù)補償后的功率因數(shù)計算如下選擇bwf10.5-50-1w此為十二烷基苯浸澤，薄膜與紙復(fù)合介質(zhì)，額定電壓為10.5千伏，額定容量50千乏，單相，戶外。第2章 設(shè)備選擇及其校驗盡管電力系統(tǒng)中各種設(shè)備的工作和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗人穩(wěn)定和動穩(wěn)定。2.1 電氣設(shè)備的原則2.1.1 電氣選擇的一般原則1. 應(yīng)滿足正常運

20、行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。2. 應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校核。3. 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。4. 與整個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致。5. 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。6. 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格8(1) 額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓 ，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。因此，在電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇。即(2) 額定電流電氣設(shè)備的額定電流是在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。應(yīng)不小于該賄賂在各種合理運行方式下的最大

21、持續(xù)工作電流，即：(3) 環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響當電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆水度等超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施9。(4) 機械荷載所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。2.1.2 導(dǎo)線和電纜的選擇導(dǎo)線和電纜的選擇是工業(yè)企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的一個重要組成部分，因為它們是構(gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)的主要元件，電能必須靠它們輸送分配。在選擇導(dǎo)線和電纜型號和截面時，既要保證工業(yè)企業(yè)供電的安全可靠，有要充分利用導(dǎo)線和電纜的負載能力。因此，正確選擇導(dǎo)線和電纜型號和截面，節(jié)約有色金屬，是有重要意義的。為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、

22、經(jīng)濟地運行，進行導(dǎo)線和電纜截面時必須滿足下列條件:1. 發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜(包括母線)在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。應(yīng)充分利用導(dǎo)線或電纜的負荷能力,此時應(yīng)按導(dǎo)線或電纜的允許載流量來選擇其截面。2. 電壓損耗條件導(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. 經(jīng)濟電流密度35kv及以上的高壓線路及電壓在35kv以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面”。此種選

23、擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。工廠內(nèi)的10kv及以下線路，通常不按此原則選擇。4. 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。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，一般10kv及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗電壓損耗和機械強度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機械強度。對長距離大電流及35kv以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面，再校驗其它條件。對于本設(shè)計來說，我們是1

24、10kv架空進線，地質(zhì)及水文條件:根據(jù)工程地質(zhì)勘探資料獲悉，廠區(qū)地址原為耕地，地勢平坦，地層以砂質(zhì)粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位為2.8-5.3米。地耐壓力為20噸/平方米。土壤中0.7-1米深處一年中最熱月平均溫度為20,所以在廠內(nèi)我們一律采用電抗值為0.08的電纜線。2.1.3 校驗的一般原則1. 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應(yīng)按嚴重情況校驗8。2. 用熔斷器保護的電器可不算驗熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不算驗動穩(wěn)

25、定。用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不算驗動、熱穩(wěn)定。(1) 熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定條件。式中：短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) 電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定的電流和時間(2) 動穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為： 式中：短路沖擊電流幅值 電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流最大值2.2 短路電流計算圖2-1 計算電路2.2.1 計算方法短路電流的計算通常采用近似標么值計算?？墒褂嬎愫啽?。取sd=100mw，各級基準電壓為平均額定電壓9。計算基準電抗標么值架空線: 變壓器: 基準電流: 2.2.2 各點

26、的短路電流1. k0點短路電流k0點總電抗: = =1.624k0點短路電流: 次暫態(tài)短路電流:瞬時短路沖擊電流有效值:2. k點短路電流:次暫態(tài)短路電流：瞬時短路沖擊電流有效值：根據(jù)總降和變壓器設(shè)置位置可以估算出四個配變所需電纜長度，水泥粉磨及庫頂電力室變電纜150m，窯頭電力配電室變電纜200m， 水泥燒成電力配電室變電纜100m，生料粉磨及礦山電力配電室變電纜250m。3. k01 點的短路電流電纜線: 變壓器: k01點的總電抗: =0.011+1.624 =1.635k01點的短路電流:4. k1 點的短路電流k1點的總電抗: =0.011+4.4+1.624=6.035k1點短路電

27、流: 5. k2點短路電流電纜線: 變壓器: k2點的總電抗: =0.014+4.4+1.624 =6.038k2點短路電流: 6. k3點的電流電纜線: 變壓器: k3點的總電抗: =0.007+4.5+1.624 =6.131k3點短路電流: 7. k4點短路電流k2點短路電流: 電纜線: 變壓器: k4點的總電抗: =0.018+2.81+1.624 =4.45k4點短路電流: 表2-1 短路電流計算結(jié)果表短路點110kv10kv0.4kv（a）0.3093.393.3623.9323.923.532.432.3 斷路器及隔離開關(guān)的選擇2.3.1 110kv斷路器選擇本設(shè)計110kv段選

28、選用戶內(nèi)vzf10b-126型六氟化硫全封閉組合電器(gis)。1. 劃時代的小型化：縮小形gis的體積，僅僅是通常用的偏相式gis的40%。2. 體積最小，重量輕，抗地震。3. 開斷能力強：斷路器采用自能滅弧原理，具有很高的短路開斷和關(guān)合能力，開合線路充電電流無重燃和重擊穿現(xiàn)象，電壽命達到16次。4. 沒有危險的操作過電壓：由于sf6氣體對小電流電弧的特殊性能，可把操作過電壓限制到最低。在截斷架空線或電纜的充電電流時，既不會產(chǎn)生電弧重燃，也不會產(chǎn)生一次游離，并且在切斷變壓器的勵磁電流時，觀察到的最大過電壓倍數(shù)不超過2.5p.u。5. 絕緣水平高：產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，所用的絕緣件都經(jīng)嚴格的質(zhì)

29、量檢驗，整體耐受電壓水平超過國際和iec標準的要求，絕緣穩(wěn)定可靠。由于結(jié)構(gòu)內(nèi)充sf6氣體，無氧狀態(tài)下不會造成導(dǎo)體接頭的劣化，sf6氣體消耗可忽略不計，觸頭的耐久性高，所以顯著地延長了滅弧室的維修周期。6. 可靠性能高：由于帶電部分被封閉于充有sf6氣體的金屬容器中，其可以完全避免由于化學(xué)煙霧以及某些鹽類沉積物的玷污。經(jīng)長期使用后，仍可保持高度的可靠性。7. 安全性高：由于所有的帶電部分均密封于接地的金屬容器內(nèi)，所以不必擔心電擊的危險。sf6氣體起絕緣，不燃的作用，是一種五毒無味的惰性氣體，對人、蓄無害。8. 噪音低：因為是金屬容器完全封閉的構(gòu)造，開閉的動作聲音不會外傳，所以是噪音很低的裝置。9

30、. 避雷器：采用了zno元素的無間隙避雷器。由于采用了無間隙結(jié)構(gòu)，整個結(jié)構(gòu)不僅簡單，小型化而且性能非常優(yōu)良。在其工作過程中不會產(chǎn)生電弧，其性能不受大氣壓的影響。是一種優(yōu)良的具有高度可靠性的避雷器。10. 隔離開關(guān)與接地開關(guān)：隔離開關(guān)與接地開關(guān)具有線性的簡單結(jié)構(gòu)。三相一個操動機構(gòu)，人力操作或動力操作可用于各種控制。當需要快速啟動操作時，它能夠開閉勵磁電流，環(huán)電流等等。 11. 貫通形電流互感器、電壓互感器：采用了單相電磁式電壓互感器。有兩種情況：一種是將電流互感器設(shè)置在電纜一側(cè)，和設(shè)置在金屬容器內(nèi)這兩種情況9。表2-2 gis組合電器技術(shù)參數(shù)設(shè)備型號額定電壓(kv)額定電流(ka)1.5秒開斷電

31、流(ka)極限峰值電流(ka)斷路器lwg2-126126125031.540fds快速隔離開關(guān)：（線路側(cè)）120-gre-20c126125031.540fes快速接地刀閘：（線路側(cè)）120-gre126125031.540es接地刀閘：(開關(guān)側(cè))120-gre126125031.540ds隔離刀閘：(開關(guān)側(cè))120-gr-20c126125031.540(1) 110kv段斷路器校驗110kv母線分段斷路器，110kv側(cè)所有出線斷路器和主變壓器進線斷路器。變壓器最大工作電流： =30.12a=1101.05=115kv=2.55=2.550.3090.788ka所有，斷路器選lwg2126

32、型。其參數(shù)=126kv=115kv=1250=30.12a動穩(wěn)定校驗： =40ka =0.788ka熱穩(wěn)定校驗： =31.521.5=0.30922.5各項均滿足要求。(2) 隔離開關(guān)選擇其參數(shù)=126kv=115kv=1250=30.12a動穩(wěn)定校驗： =40ka =0.788ka熱穩(wěn)定校驗： =31.522=0.30922.5所以，各項均滿足要求。2.3.2 10kv段斷路器及隔離開關(guān)選擇1. 10kv段斷路器選擇表2-3 10kv真空斷路器技術(shù)參數(shù)型號zn63a-12/630額定電壓（kv）12額定頻率(hz)50額定絕緣水平1min工頻耐壓(kv)42（極間，對地）48（斷口）額定雷電

33、沖擊耐壓(kv)475（極間，對地）85（斷口）額定電流(a)6302秒額定短路開斷電流(ka)額定熱穩(wěn)定電流（有效值）(ka)25額定短路關(guān)合電流（峰值）(ka)額定動穩(wěn)定電流（峰值）(ka)5010kv段選擇zn63a（vs1）-12型系列真空斷路器10。(1) 10kv母線分段斷路器及出線斷路器： =363.7a=101.05=10.5kv=2.553.39=8.64ka所以，10kv母線分段斷路器及出線斷路器均選用zn63a12/63025。其參數(shù)：=12kv=10.5kv=630=363.7a動穩(wěn)定校驗： =50ka =8.64ka熱穩(wěn)定校: =2522=8.6422.5各項均滿足要

34、求。 (2) 10kv水泥粉磨及水泥庫頂電力變配電室主變壓器進線斷路器：=101.05=10.5kv=2.553.36=8.58ka所以，10kv各出線斷路器均選用zn63a12/63025。其參數(shù)、校驗同前。同理，配窯頭電力配電室、水泥燒成電力配電室、生料粉磨及礦山電力配電室變進線斷路器選均選用zn63a12/63025。2. 隔離開關(guān)選擇隔離開關(guān)選擇gn1910q系列戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)。10kv母聯(lián)隔離開關(guān)及配變變壓器進線隔離開關(guān)相同，選擇gn19-10q/630-20型。其校驗方法同斷路器校驗。表2-4 隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù) 開關(guān)型號 額定電壓 （kv） 最大工作 電 壓（kv） 額定電流（a

35、） 動穩(wěn)定電流ka（峰值） 2秒熱穩(wěn)定電流ka（峰值）gn19-10q/630-201011.5630502010kv戶內(nèi)高壓接地刀選擇jn15-12/31.5-210型。表2-5 接地開關(guān)技術(shù)參數(shù)產(chǎn)品型號與規(guī)格額 定 電 壓（kv）4s 熱 穩(wěn)定電流（ka）動 穩(wěn) 定電流(峰值)（ka）關(guān)合電 流(峰值)（ka）額定絕緣平（kv）極間中距（mm）jn15-12/31.5-210 12 31.5 80 80 42/75 21010kv母線分段隔離開關(guān)及出線隔離開關(guān): =363.7a=101.05=10.5kv=2.553.39=8.64ka所以，10kv母線分段隔離開關(guān)及出線隔離開關(guān)均選用jn

36、15-12/31.5-210型。其參數(shù)=11.5kv=10.5kv=630=363.7a動穩(wěn)定校驗： =50ka =8.64ka熱穩(wěn)定校驗： =2022=8.6422.5各項滿足條件。2.3.3 0.4kv進線開關(guān)及低壓母聯(lián)開關(guān)選擇選擇ma40系列智能型萬能式斷路器，交流50hz，額定電壓至660v，額定電流400a-4000a。校驗同前。表2-6 ma 40-2000型斷路器技術(shù)參數(shù)斷殼架等級電流inm(a)額定電壓un(v)額定極限短路分斷能力 icu（ka）/額定運行短路分斷能力 ics（ka）/ 額定短時耐受電流 icw（ka）/200040065(80)/0.250/0.2550/0

37、.252.4 互感器的選擇2.4.1 110kv段互感器選擇1. 電流互感器選擇(1) 110kv母線分段ct根據(jù)ig、ug選組合電器bs1ec441型（gis）50/5a，為135，為75；iee=50ai=33.1a動穩(wěn)校驗：=1.4140.05135=9.54kaka式中為電壓互感器一次額定電流，為電壓互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，為短路沖擊電流。熱穩(wěn)校驗： （0.0575）21=14.1ka2.s=0.30922.5=0.24ka2.s式中為電壓互感器的一次額定電流的熱穩(wěn)定倍數(shù)，為電壓互感器一次額定電流。所以，此選擇符合要求。(2) 110kv主變進線ct根據(jù)ig、ug選組合電器bs1ec441型

38、（gis）50/5a。驗證同上，動穩(wěn)校驗和熱穩(wěn)校驗都符合要求。(3) 110kv主變出線ct =363.7a選lzzbj1210/500a，電流比：500/5，為135，為75。iee=500ai=363.7a動穩(wěn)校驗： =1.4140.5135=95.445ka=8.64ka熱穩(wěn)校驗： =（0.575）21=1406.25ka2.s=3.3922.1=24.13ka2.s所以，此選擇符合要求。2. 電壓互感器選擇jsqx8-110ha1，準確級：0.2/3p, 六氟化硫額定值:0.4 mva。由于本設(shè)計主要涉及一次部分，所以電壓互感器選用110kv通用型，如果二次部分容量不夠可另行選擇。2.

39、4.2 10kv段互感器選擇1. 電流互感器選擇(1) 10kv段進線ct，水泥粉磨及水泥庫頂電力變配電室、窯頭電力配電室配變選擇lfzb-10，電流變比75/5,次級組合：0.5/biee=75a=72.17a所以，同上，經(jīng)熱穩(wěn)校驗符合要求。(2) 10kv水泥粉磨及水泥庫頂電力變配電室、窯頭電力配電室配變出線ct。選lzzbj1210/3000a，電流變比：3000/5，次級組合：0.2/0.5/10p15i=3000a=1804a所以，同上，經(jīng)熱穩(wěn)校驗符合要求。(3) 10kv段進線ct水泥燒成電力配電室配變選擇lfzb-10，電流變比75/5,次級組合：0.5/biee=75a=57.

40、73a(4) 10kv水泥燒成電力配電室變出線ct選lzzbj1210/3000a，電流變比：3000/5，次級組合：0.2/0.5/10p15i=3000a=1515a所以，同上，經(jīng)熱穩(wěn)校驗符合要求。(5) 10kv段進線ct生料粉磨及礦山電力配電室配變選擇lfzb-10x，電流變比100/5,次級組合：0.5/biee=100a=92.37a(6) 10kv出線ct生料粉磨及礦山電力配電室選lzzbj1210/3000a，電流變比：3000/5，次級組合：0.2/0.5/10p15i=3000a=2424a所以，同上，經(jīng)熱穩(wěn)校驗符合要求。2. 電壓互感器選擇jdzxf1-10，準確級：0.

41、2/6p，最大容量：500kva。滿足全廠設(shè)計要求。2.5 避雷器的選擇1. 避雷器選擇的具體技術(shù)條件簡述如下(1) 額定電壓: (2) 滅弧電壓: 導(dǎo)線對地最大電壓滅弧電壓 (3) 工頻放電電壓:a中性點非直接接地: 工頻放電電壓 3.5 倍的最大電壓。b. 中性點直接接地: 工頻放電電壓 1.8 倍的最大運行相電壓。2. 110kv選擇 fz-110j氧化鋅避雷器，10kv選擇 fz-10閥式避雷器。2.6 其它設(shè)備選擇2.6.1 10kv匯流母線和電纜的選擇1. 按長期允許電流選擇硬銅矩形母線，母線最大持續(xù)工作電流為：選擇硬銅矩形母線：1tmy304 ，其標準允許電流i=475a，環(huán)境溫

42、度30.kt=0.942.10kv段出線電纜的選擇按長期允許電流選擇電纜截面，正常條件下每條電纜線路的最大持續(xù)工作電流為：故按經(jīng)濟電流密度選擇截面，查經(jīng)濟電流密度曲線經(jīng)計算，其截面為選一根325截面的電纜，土壤溫度20，土壤熱阻系數(shù)為120。,正常允許最高溫度為60.查表得kt=1.069,電纜間距100mm時，ktr=1。a92.37a。(1)熱穩(wěn)定校驗： 電纜短路前工作溫度t1為： t1為55時，查表得c=93,取k=0.77,則c=0.7793=71.61s=325smin=47.9 ()。(2) 按允許電壓損失校驗：%5%電力線路阻抗：由于四個配變離總降的距離相差不大，阻抗不影響電流損

43、失校驗，并且最大四號配變最大工作電流小于92.37a，選擇325這一截面合適。10kv電力電纜選擇：yjv22-8.7/10-325。2.6.2 10kv其他設(shè)備的選擇1. 10kv戶外支持瓷瓶zs20/20002. 10kv母線金具mwp2033. 10kv穿墻套管cw120/2000a4. 10kv母線間隔墊jg11。5. 母線間隔墊jg11。2.6.3 0.4kv設(shè)備母線的選擇按長期允許電流選擇硬銅矩形母線，母線最大持續(xù)工作電流為：選擇硬銅矩形母線：1tmy10010mm。第3章 平面圖及主接線設(shè)計3.1 總降及車間變電所位置初步設(shè)計方案一：一臺主變，四臺配變，一臺備用變壓器備用1#、2

44、#、3#、4#變，在全廠負荷中心處如圖。圖3-1 變電所位置布置方案一但由于所選用的變壓器是油浸式變壓器，如果發(fā)生變壓器著火等危險情況，把備用變壓器設(shè)置在廠區(qū)中央位置不安全，并且也影響整個廠區(qū)美觀規(guī)劃。因此把備用變壓器設(shè)置在廠邊與四號配變相鄰。由此確定方案二。方案二：兩臺主變，四臺配變，一臺備用變壓器備用1#、2#、3#、4#變，此變壓器位置如圖。圖3-2 變電所位置布置方案二3.2 主接線設(shè)計變電站主接線的設(shè)計要求，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負荷性質(zhì)、出線回路數(shù)等條件和具體情況確定。通常變電站主接線的高壓側(cè)，應(yīng)盡可能采用短路器數(shù)目教少的接線，以節(jié)省投資，隨出線數(shù)目的不同，可采用橋形、單母

45、線、雙母線及角形接線等。如果變電站電壓為超高壓等級，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線帶旁母接線或采用一臺半斷路器接線。變電站的低壓側(cè)常采用單母分段接線或雙母線接線，以便于擴建。6-10kv饋線應(yīng)選輕型斷路器，如sn10型少油斷路器或zn13型真空斷路器；若不能滿足開斷電流及動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求時，應(yīng)采用限流措施。在變電站中最簡單的限制短路電流的方法，是使變壓器低壓側(cè)分列運行；若分列運行仍不能滿足要求，則可裝設(shè)分列電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。故綜合從以下幾個方面考慮：1. 斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電；2. 線路能否滿足,類負荷對供電的要求；3. 大型機組突然停電對電力系統(tǒng)

46、穩(wěn)定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。主接線方案的擬定：對本變電所原始材料進行分析，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性及經(jīng)濟性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術(shù)、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進，供電可靠，經(jīng)濟合理的主接線方案。此主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全、擴建發(fā)展方便。故擬定的方案如下：方案：110kv側(cè)采用橋式接線， 10kv側(cè)采用單母接線。方案：110kv側(cè)采用橋式接線，10kv側(cè)采用單母分段。以上兩個方案110kv側(cè)均采用單母線接線，單母線接法具有簡單清晰、設(shè)備少、投資少，運行操作方便且有利于擴建等優(yōu)點，但是它

47、的可靠性和靈活性比較差。比較可知方案的10kv出線的某一回路出現(xiàn)故障時有可能使整個線路停止送電，所以很難保證供電的可靠性、不便于擴建檢修，故不采用。方案的10kv側(cè)某一線路出現(xiàn)故障時不至于使整個母線停電，滿足供電可靠、操作靈活、擴建方便等特點，所以采用方案，主接線圖（附錄）。第4章 過電壓與接地保護4.1 過電電壓保護4.1.1 過電壓的含義在電力系統(tǒng)中，各種電壓等級的輸配電線路、發(fā)電機、變壓器以及開關(guān)設(shè)備等。正常運行狀態(tài)下只承受其額定電壓的作用，但在異常情況下，可能由于某些原因，造成上述電氣設(shè)備主絕緣匝間絕緣上的電壓遠遠超過額定值，雖然時間很短（一般從幾微秒至幾十毫秒），但電壓升高的數(shù)值可能

48、很大。在沒有防護措施或設(shè)備本身絕緣水平較低時，將使設(shè)備絕緣被擊穿，使電力系統(tǒng)的正常運行遭受破壞。通常將這種對設(shè)備絕緣有危險的電壓升高叫做過電壓。4.1.2 過電壓的類型過電壓的產(chǎn)生都是由于電力系統(tǒng)的電磁能量發(fā)生瞬間突變所引起的。1. 由外部直擊雷或雷電感應(yīng)突然加到系統(tǒng)里的叫做大氣過電壓或叫外部過電壓。雷電是帶電荷的云所引起的放電現(xiàn)象，雷電放電是雷云所引起的放電現(xiàn)象。雷電過電壓類型:直接雷擊過電壓、感應(yīng)雷過電壓、雷電反擊過電壓、雷電侵入波。變電所范圍內(nèi)雷擊目的物：內(nèi)外配電裝置、主控制樓、組合導(dǎo)線及母線橋等。2. 系統(tǒng)運行中由于操作、故障或其它原因引起的系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量的振蕩、積聚和傳播，從而產(chǎn)生

49、的過電壓叫做內(nèi)部過電壓10。4.2 雷電過電壓保護1. 110kv及以上的屋外配電裝置，可將避雷針裝在配電裝置架構(gòu)上。安裝避雷針的架構(gòu)支柱應(yīng)與配電裝置接地網(wǎng)相連接。在避雷針的支柱附近，應(yīng)設(shè)置輔助的集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于10。由避雷針與配電裝置接地網(wǎng)上的連接處起，至變壓器與接地網(wǎng)上的連接處止，沿接地線的距離，不得小于15m。在變壓器門型架構(gòu)上，不得裝置避雷針。在選擇獨立避雷針的裝設(shè)地點時，應(yīng)盡量利用照明燈塔，在其上裝設(shè)避雷針。裝設(shè)獨立避雷針時，避雷針與配電裝置部分在地中和空氣中應(yīng)有一定的距離。(1) 地中：避雷針本身的接地裝置與最近的配電裝置接地網(wǎng)的地中距離sdi0.3r（m），式中r

50、是獨立避雷針的接地電阻。在任何情況下，sdi不得小于3m。(2) 空氣中：由獨立避雷針到配電裝置導(dǎo)電部分之間以及到配電裝置電力設(shè)備與架構(gòu)接地部分之間的空氣距離sk0.3r+0.1h（m），式中h是被保護物考慮點的高度。在任何情況下，sk不得小于5m11。2. 110kv及以下的屋外配電裝置，可將保護線路的避雷線連接在配電裝置的出線門型架構(gòu)上，須滿足下列條件：(1) 線路終端桿塔的接地電阻應(yīng)不大于10；(2) 在變壓器母線10kv出口處裝設(shè)閥型比雷器3. 控制樓及屋內(nèi)配電裝置對直擊雷的防雷措施如下：(1) 金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時，將金屬部分接地；(2) 屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接

51、成網(wǎng)接地；(3) 結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體的屋頂時，采用避雷帶保護，該避雷帶的網(wǎng)絡(luò)為810m，每隔1020m設(shè)引下線接地。上述的接地可與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于10。4. 限制操作過電壓和雷電侵入波的措施110kv系統(tǒng)采用氧化鋅避雷器，并以避雷器10ka雷電沖擊殘壓作為絕緣配合的依據(jù)。在110kv架構(gòu)上設(shè)置了2只高度為25m的避雷針。在變電站的圍墻兩端各設(shè)一只為25m的獨立避雷針，作為直擊雷的保護裝置。110kv變壓器中性點要裝避雷器，因為110kv及以上電壓等級的變壓器一般是半絕緣的，即中性點的絕緣水平低于線端絕緣水平。對于中性點不接地的分級絕緣變壓器，當雷電波從線路侵入變電站到達變壓器中性點以及系統(tǒng)單相接地、非全相運行，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵磁電感與線路對地電容諧振時，會產(chǎn)生較高的雷電過電壓或工頻穩(wěn)態(tài)過電壓，對分級絕緣變壓器中性點構(gòu)成威脅，甚至使絕緣損壞。所以中性點要裝設(shè)避雷器12。4.3 接地保護4.3.1 接地保護概述接地保護又常稱保護接地，就是將正常情況下不帶電，而在絕緣材料損壞后或其他情況下可能帶電的