畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）某機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計(jì)

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論計(jì)（論 文）文） 說說 明明 書書 題目 某機(jī)械廠 10kv 降壓變電所電氣設(shè)計(jì) 助學(xué)單位： 專 業(yè)： 班 級： 準(zhǔn)考證號： 設(shè) 計(jì) 人： 指導(dǎo)教師： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名準(zhǔn)考證號自考班級 題目 某機(jī)械廠 10kv 降壓變電所電氣設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì)(論 文)題 目 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 變電所的電力負(fù)荷、供電電源、氣象資料、地質(zhì)水文 、電費(fèi)制度 說明部分 （1）計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷； （2）無功補(bǔ)償容量計(jì)算； （3）短路電流計(jì)算； （4）設(shè)備選擇及校驗(yàn)計(jì)算； （5）配電變壓器保護(hù)定值計(jì)算。 計(jì)算部分 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算，短路電流計(jì)算，防雷保護(hù)和接地

2、裝置計(jì)算，配電 變壓器保護(hù)定值計(jì)算等 畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論 文） 的 主要 內(nèi)容 繪圖部分 變電所平面布置圖，廠區(qū)供電線路規(guī)劃圖，變電所變壓器保護(hù)二次回路圖，變電 所高壓配電主接線圖和低壓配電主接線圖 任務(wù)下達(dá)時間 2010 年 月 日 要求完成日期 2010 年 月 日 指導(dǎo)教師 簽 字 評閱（審）人 意 見 簽字： 年 月 日 專 業(yè) 指導(dǎo)委員會 意 見 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 備 注 注：此表與該生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）一起裝訂。 某機(jī)械廠 10kv 降壓變電所電氣設(shè)計(jì) 摘摘 要要 根據(jù)我國能源利用情況，供電設(shè)計(jì)的原則要求，按照設(shè)計(jì)任務(wù)書的詳細(xì)要求，對該廠進(jìn) 行總體分析，然后著手對該機(jī)械廠高壓供

3、配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下、在同 組成員盡心幫助下，同時借助參考文獻(xiàn)，完成該次設(shè)計(jì)。 首先，對全廠的負(fù)荷進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算，為確定供電系統(tǒng)的電力變壓器、各種開關(guān)電器的容 量、電力線路的截面和變電所的所址等提供依據(jù)。并且對其進(jìn)行無功補(bǔ)償，以減少變壓器、電 力線路、開關(guān)設(shè)備的功率損耗，從而減少電器元件的規(guī)格，降低它的功率損耗和電壓損耗，減 少投資。 其次，根據(jù)本廠的實(shí)際情況和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較電力變壓器，確定變電所的地址、類型以及 其主接線方案，其中包括變壓器容量以及臺數(shù)的確定，全廠配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 然后，按負(fù)荷情況系統(tǒng)地對廠區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了校驗(yàn)一次設(shè)備的短路穩(wěn)定度，開關(guān)電器的斷流 能力及電流保

4、護(hù)裝置的靈敏度，整定電流速斷保護(hù)裝置的動作電流，進(jìn)行短路電流的計(jì)算，進(jìn) 而選擇了電力線路和高低壓電氣設(shè)備。 最后，確定全廠配電系統(tǒng)的防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：電力變壓器、無功補(bǔ)償、負(fù)荷計(jì)算、電纜敷設(shè)、接地與防雷。 abstractabstract according to chinas energy utilization, power supply in accordance with the principle of design, the design plan descriptions of the factory, the detailed requirements for ove

5、rall analysis of the factory, and then set high power supply system design. in the guidance, take in your group members, and help with many references to finish the design. first of all, the load calculation system, to determine the power supply system of switch power transformer, electric capacity,

6、 power lines and the substation of address, etc. and on the reactive power compensation, to reduce the transformer, electric circuit, the power switch equipment, thereby reducing the loss of electrical components, reduce its specification and voltage loss of power consumption, reducing investment. s

7、econdly, according to the actual situation of our economy and technology power transformer substation, and determine the address, types and its main connection scheme, including transformer capacity and the number of plant distribution system, the design. then, according to the situation of factory

8、with systematic design, in order to check the equipment, switch short-circuit stability of electric current flow capacity and the sensitivity of protection device, the velocity of electric current protection device, the calculation of short-circuit current, and then choose the power line and high-lo

9、w voltage electrical equipment. finally, make sure all distribution system of lightning proof grounding system design. keywords：power transformer, reactive power compensation, load calculation, and lightning protection and grounding cables. 目目 錄錄 摘 要 .i abstract .ii 第 1 章 緒言 .1 1.1 原始資料 .2 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及

10、要求 .4 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù) .4 第 2 章 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算 .5 2.1 負(fù)荷計(jì)算 .5 2.2 無功功率補(bǔ)償計(jì)算 .10 第 3 章變電所主接線及變壓器的選擇 .12 3.1 變電所位置和形式選擇 .12 3.2 主接線選擇 .12 3.3 變電所主變壓器臺數(shù)和容量.14 第 4 章 短路電流的計(jì)算 .15 第5章 變電所一次設(shè)備的選擇和與校驗(yàn) .17 5.1 變電所高壓一次設(shè)備的選擇 .17 5.2 變電所高壓一次設(shè)備的校驗(yàn) .17 第6章 變電所高低壓電路設(shè)計(jì) .21 6.1 高壓線路導(dǎo)線的選擇 .21 6.2 低壓線路導(dǎo)線的選擇 .22 第7章 變電所二次回路設(shè)計(jì)及繼電

11、保護(hù)的整定 .25 7.1 二次回路方案選擇 .25 7.2 繼電保護(hù)的基本要求 .25 7.3 繼電保護(hù)的整定 .26 第 8 章 防雷和接地裝置的確定 .30 總 結(jié) .31 參考文獻(xiàn) .32 附錄.33 謝 辭 .36 第第 1 章章 緒言緒言 電能是現(xiàn)代人們生產(chǎn)和生活的重要能源。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來， 又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又易于控制、 調(diào)節(jié)和測量，利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。因此，電能在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、科 學(xué)技術(shù)、國防建設(shè)等各行各業(yè)和人民生活方面得到廣泛應(yīng)用。 為了保證生產(chǎn)和生活用電的需要，工廠供電工作要達(dá)到以下基本要求：

12、（1）安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 （2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓質(zhì)量和頻率等方面的要求。 （4）經(jīng)濟(jì) 應(yīng)使供電系統(tǒng)的投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少 有色金屬的消耗量。 此外，在工廠供配電中應(yīng)采用科學(xué)管理方法，將設(shè)計(jì)與實(shí)踐相結(jié)合。本設(shè)計(jì)共有 八章，介紹了負(fù)荷計(jì)算、高低壓線路設(shè)計(jì)、一次設(shè)備選擇、高低壓設(shè)備選擇防雷與接 地裝置設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 1.11.1 原始資料原始資料 1、概況 某地區(qū)新建工廠，設(shè)備情況如附表所示。經(jīng)供電部門批準(zhǔn)，本廠可由附近一條 10kv 的公用電線干線取得工作電源，干線首端所裝設(shè)

13、高壓斷路器斷流容量為 500mva。 ，地區(qū)氣溫為 38c，平均氣溫為 23c，該廠區(qū)土壤電阻率為 200/m2。 2、廠區(qū)布局 熱處理車間 鑄工車間 焊接車間 配電房 鍛軋車間 電鍍車間 噴漆車間 金工車間 機(jī)修車間 總裝車間 倉庫 辦公樓 生生 活活 區(qū)區(qū) 3、廠區(qū)負(fù)荷分布 序 號 車間名稱設(shè)備名稱 設(shè)備容量 （kw） 需要系數(shù) 負(fù)荷 類別 電壓 （kv） 功率因 數(shù) 各種電爐 6000.820.380.8 通風(fēng)機(jī) 600.820.380.71 熱處理 車間 照明 60.920.220.95 電弧熔爐 9000.920.380.8 通風(fēng)機(jī) 800.8520.380.752 鑄工 車間 照明

14、 60.920.220.95 各種焊接 4000.520.380.45 通風(fēng)機(jī) 250.920.380.73 焊接 車間 照明 60.8520.220.95 機(jī)床 5000.2520.380.7 通風(fēng)機(jī) 300.820.380.7 沖床 1600.4520.380.8 4 金工車間 照明 60.920.220.95 熱處理車間 鑄工車間 焊接車間 配電房 鍛軋車間 電鍍車間 噴漆車間 金工車間 機(jī)修車間 總裝車間 倉庫 辦公樓 生生 活活 區(qū)區(qū) 電鍍爐 800.820.380.75 吊車 900.620.380.7 水泵 200.620.380.7 通風(fēng)機(jī) 300.820.380.75 5 電

15、鍍車間 照明 80.920.220.95 電熱柜 8000.820.380.95 吊車 700.620.380.7 風(fēng)機(jī) 1200.820.380.7 6 噴漆車間 照明 80.920.220.95 吊車 9600.720.380.7 風(fēng)機(jī) 300.920.380.77 總裝 車間 照明 60.920.220.95 軋床 1750.520.380.67 機(jī)床 2000.320.380.75 通風(fēng)機(jī) 600.820.380.7 照明 90.521200.25 吊車 400.620.380.7 通風(fēng)機(jī) 450.820.380.7 8 鍛軋車間 照明 60.920.220.95 吊車 300.520

16、.380.7 通風(fēng)機(jī) 150.820.380.710 倉庫 照明 40.920.220.95 空調(diào) 3000.520.380.8 熱水器 700.720.380.8511 辦公樓 照明 100.920.220.95 空調(diào) 3000.520.380.8 熱水器 1500.720.380.8512 生活區(qū) 照明 500.920.220.95 13 配電房空調(diào) 400.520.380.8 熱水器 130.720.380.85 照明 30.920.220.95 1.21.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 1、計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷，確定無功補(bǔ)償容量及設(shè)備； 2、確定該廠配電主接線，確定變電所 10kv 母

17、線至本廠線路導(dǎo)線路徑、線型； 3、確定計(jì)量方式及計(jì)量安裝點(diǎn)； 4、選擇配電的主要設(shè)備（10kv 線路的導(dǎo)線，變壓器，高、低壓開關(guān)，10kv 和 0.4kv 母線，ct，pt，低壓出線等） 5、規(guī)劃所選設(shè)備的保護(hù)配置，確定配電變壓器的保護(hù)方式及動作值； 6、配電裝置的地網(wǎng)設(shè)計(jì)； 7、配電室的平面配置； 1.31.3 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 1、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算書，包括： （1）計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷； （2）無功補(bǔ)償容量計(jì)算； （3）短路電流計(jì)算； （4）設(shè)備選擇及校驗(yàn)計(jì)算； （5）配電變壓器保護(hù)定值計(jì)算。 2、編寫設(shè)計(jì)說明書，包括： （1）該廠主接線方案論證：設(shè)計(jì)該廠主電路接線，論證所設(shè)計(jì)方案是最佳方案；

18、（2）選擇主變壓器的容量和臺數(shù)； （3）設(shè)備選擇及校驗(yàn)結(jié)果； （4）規(guī)劃配電變壓器的保護(hù)配置及動作定值； （5）配電裝置的地網(wǎng)設(shè)計(jì)方案。 3、應(yīng)完成的圖紙： （1）配電主接線； （2）變壓器保護(hù)二次接線圖。 第第 2 章章 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算 2.1 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算 廠區(qū)各用電車間的計(jì)算負(fù)荷，按照如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。 1、三相類負(fù)荷計(jì)算公式： de pk pp為計(jì)算有功， d k 為需要系數(shù)， e p為三相設(shè)備額定有功容量 p q tg q為計(jì)算無功， 為功率因數(shù)角 2、單相類負(fù)荷等效三相負(fù)荷計(jì)算公式： 3 dn pk pp為等效三相計(jì)算有功， d k 為需要系數(shù)， n p為單相設(shè)備有

19、功容量 p q tg q為計(jì)算無功， 為功率因數(shù)角 3、用電車間計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式： 1 iij j pp i 為車間序號，j 為車間內(nèi)負(fù)荷類別數(shù)， i p 為車間計(jì)算有功負(fù)荷 1 iij j qq i 為車間序號，j 為車間內(nèi)負(fù)荷類別數(shù)， i q為車間計(jì)算無功負(fù)荷 22 iii spq i s 為車間計(jì)算視在功率 3 i i e s i u i i為車間計(jì)算負(fù)荷電流， e u為額定線電壓 4、計(jì)算各車間負(fù)荷 （1）熱處理車間 電爐： 111111de pkp0.8600480kw； 11 11 11 p q tg 1 480 (cos0.8)tg =640kvar 通風(fēng)機(jī)： 12 1212de

20、 pkp0.86048 kw； 12 12 12 p q tg 1 48 (cos0.7)tg =47.05 kvar 照明： 131313 3 dn pkp1.7320.969.35kw； 13 13 13 p q tg 1 9.3528 (cos0.95)tg =16.43kvar 1 p 11 p 12 p 13 p 480489.35537.35kw 1 q 11 q 12 q 13 q 64024019.31899.31kvar 2222 111 537.35899.31spq1047.62kva 1 1 1047.62 330.38 e s i u 1591.7a （2）按照以上的

21、計(jì)算方法，計(jì)算得廠區(qū)各車間的計(jì)算負(fù)荷如下表所示。 廠區(qū)各車間的計(jì)算負(fù)荷表廠區(qū)各車間的計(jì)算負(fù)荷表 序 號 車 間 名 稱 (i) 設(shè) 備 名 稱 (j) pij (kw) kdij cos ij qij (kvar) pi (kw) qi (kvar) si (kva) ii (a) 各 種 電 爐 6000.80.8640 通 風(fēng) 機(jī) 600.80.747.04 1 熱 處 理 車 間 照 明 60.90.9516.42 666703.46968.711471.84 電 弧 熔 爐 9000.90.81080 2 鑄 工 車 間 通 風(fēng) 機(jī) 800.850.7577.1 9861173.521

22、532.752328.84 照 明 60.90.9516.42 各 種 焊 接 4000.50.45100.78 通 風(fēng) 機(jī) 250.90.722.05 3 焊 接 車 間 照 明 60.850.9515.51 431138.34452.65687.75 機(jī) 床 5000.250.7122.52 通 風(fēng) 機(jī) 300.80.723.52 沖 床 1600.450.896 4 金 工 車 間 照 明 60.90.9516.42 696258.46742.441128.05 電 鍍 爐 800.80.7572.56 吊 車 900.60.752.93 水 泵 200.60.711.76 5 電 鍍

23、車 間 通 風(fēng) 300.80.7527.21 228186.36294.47447.41 機(jī) 照 明 80.90.9521.9 電 熱 柜 8000.80.951947.15 吊 車 700.60.741.16 風(fēng) 機(jī) 1200.80.794.09 6 噴 漆 車 間 照 明 80.90.9521.9 9982104.32328.963538.59 吊 車 9600.70.7658.69 風(fēng) 機(jī) 300.90.726.467 總 裝 車 間照 明 60.90.9516.42 996701.571218.281851.03 軋 床 1750.50.6778.97 機(jī) 床 2000.30.7568

24、.03 通 風(fēng) 機(jī) 600.80.747.04 8 鍛 軋 車 間 照 明 60.90.9516.42 441210.46488.64742.43 9 機(jī) 修 機(jī) 床 1200.250.729.4211104.62235.51357.83 吊 車 400.60.723.52 通 風(fēng) 機(jī) 450.80.735.28 車 間 照 明 60.90.9516.42 吊 車 300.50.714.7 通 風(fēng) 機(jī) 150.80.711.7610 倉 庫 照 明 40.90.9510.95 4937.4161.6493.65 空 調(diào) 3000.50.8200 熱 水 器 700.70.8579.0611 辦

25、 公 樓 照 明 100.90.9527.38 380306.44488.16741.7 空 調(diào) 3000.50.8200 熱 水 器 1500.70.85169.4212 生 活 區(qū) 照 明 500.90.95136.9 500506.32711.581081.16 13 配空 400.50.826.665649.5574.77113.6 調(diào) 熱 水 器 130.70.8514.68 電 房 照 明 30.90.958.21 總計(jì) 66386480.819277.0614095.44 2.22.2 無功功率補(bǔ)償計(jì)算無功功率補(bǔ)償計(jì)算 我們知道，功率因數(shù)cos值的大小反映了用電設(shè)備在消耗了一定數(shù)

26、量有功功率 的同時向供電系統(tǒng)取用無功功率的多少，功率因數(shù)高（如9 . 0cos） ，則取用的無功 功率少，功率因數(shù)低（如)5 . 0cos，則取用的無功功率大。 功率因數(shù)過低對供電系統(tǒng)是很不利的，它使供電設(shè)備（如變壓器、輸電線路等） 電能損耗增加，供電電網(wǎng)的電壓損失加大，同時也降低了供電設(shè)備的供電能力。因此 提高功率因數(shù)對節(jié)約電能，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。 1、變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷 由計(jì)算負(fù)荷表可知： (2) p 6638kw； (2) q6480.81kvar； (2) s9277.06kva； (2) i14095.44 a 2、低壓側(cè)功率因數(shù) 6638 cos 9277.06

27、0.72 3、無功補(bǔ)償容量 為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于 0.90，?。?cos0.95 。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由 0.72 提高到 0.95，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián) 電容器容量 c q 為： (2)(tanarccos0.72 tanarccos0.95) c qp=66380.63524216.25kvar 取: c q =4809 個4320 vark ，則補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為： kvarqqq c 81.2160432081.6480 )2( )2( kvaqps84.69802160.86638 222 )2( 2 )2( )2( 計(jì)算電流

28、為：a u s i e 6 . 10606 38 . 0 3 84.6980 3 )2( )2( 4、變壓器的功率損耗 有功損耗：kwspt71.10484.6980015. 0015 . 0 )2( 無功損耗：418.85kw84.698006 . 0 06 . 0 )2( sqt 5、變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷 kwppp t 71.674271.1046638 )2( )1( kvar 2579.66418.852160.81 )2( )1( t qqq kvaqps33.72192579.6671.6742 222 )1( 2 )1( )1( a u s i e 82.416 103 33

29、.7219 3 )1( )1( 補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：0.90.93 33.7219 71.6742 cos )1( )1( s p ，滿足要求。 6、年耗電量的估算 年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計(jì)算得到： 年有功電能消耗量： tpw ap )1(. 年無功電能耗電量： tqw aq )1(. 結(jié)合本廠的情況，年負(fù)荷利用小時數(shù)t為 4800h，取年平均有功負(fù)荷系數(shù) 0.72 ，年平均無功負(fù)荷系數(shù) 0.78 。由此可得本廠： 年有功耗電量： hkww ap 6 . 10 3 . 2348006742.7172 . 0 年無功耗電量： hkww aq 6 . 1066 . 9 4800

30、.66579278 . 0 第第 3 3 章變電所主接線章變電所主接線及變壓器的選擇及變壓器的選擇 3.13.1 變電所位置和形式選擇變電所位置和形式選擇 由于本廠有二級重要負(fù)荷，考慮到對供電可靠性的要求，采用兩路進(jìn)線，一路 經(jīng) 10kv 公共市電架空進(jìn)線（中間有電纜接入變電所） ，另一路引自鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。 變電所的形式由用電負(fù)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 gb500531994 的規(guī)定，結(jié)合本廠的實(shí)際情況，這里變電所采用單獨(dú) 設(shè)立方式，其設(shè)立位置參見廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖 ，內(nèi)部布置形式參見變電所平 面布置圖 。 3.23.2 主接線選擇主接線選擇 1、方案一

31、 高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以 從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動 切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母 線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出 現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。 2、方案二 單母線分段帶旁路。優(yōu)點(diǎn)：具有單母線分段全部優(yōu)點(diǎn)，在檢修斷路器時不至中斷 對用戶供電。缺點(diǎn)：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。 3、方案三 高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點(diǎn)：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

32、所的供電。缺點(diǎn)：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)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(jì)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(jì)性能較 差；采用方案一既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計(jì)選用方案一。 根據(jù)所選的接線方式，畫出主接線圖，參見變電所高壓電氣主接線圖 。 變電所高壓電氣主接線圖變電所高壓電氣主接線圖 kwh kvah a1 #1進(jìn)線隔離.pt柜 a3 #1進(jìn)線柜 a5 #1計(jì)量柜 a7 #1主變出線 a9 母線聯(lián)絡(luò)柜 kwh kvah a2 #2進(jìn)線隔離.pt柜 a4 #2進(jìn)線柜 a6 #

33、2計(jì)量柜 a8 #2主變出線 a11 母線斷路器柜 變電所高壓配電主接線圖 至至架架空空進(jìn)進(jìn)線線至至#1主主變變變變高高 至至鄰鄰廠廠進(jìn)進(jìn)線線至至#2主主變變變變高高 3.33.3 變電所主變壓器臺數(shù)和容量變電所主變壓器臺數(shù)和容量 1、變壓器臺數(shù)的選擇 選擇變電所主變壓器臺數(shù)時需遵守下列原則： (1)對接有大量一、二級負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，可保證一臺變壓器發(fā) 生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。 (2)對只有二級負(fù)荷的變電所，如果低壓側(cè)有與其它變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用 電源，也可采用一臺變壓器。 (3)對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大的變電所，可采用兩臺變壓器，實(shí)行

34、經(jīng)濟(jì)運(yùn) 行方式。 (4)對負(fù)荷集中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可采用兩臺或兩臺以上 變壓器，以降低單臺變壓器容量。 (5)除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。 另外在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮未來 5 10 年負(fù)荷的增長。 2、變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量 n t s 應(yīng)同時滿足以下兩個條件： (1)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，宜滿足： 30 (0.6 0.7) n t ss (2)任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足： 30(1 11)n t ss ，即滿足全部一、二級負(fù)荷需求。 代入數(shù)據(jù)可得： n t s =（0.60.7）7219.33=（4331.650

35、53.5）kva。 另外，考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為20 c ） ，所選變壓器的實(shí)際容量： kvass tntn 460008 . 0 1）（ 實(shí) 也滿足使用要求，同時又考慮到未來 510 年的負(fù)荷 發(fā)展，初步取 n t s =5000kva 。考慮到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為 sc3 系 列箱型干式變壓器。型號：sc10-5000/10 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示： 額定電壓/kv損耗/kw 變壓器型號 額定容 量/ kva 高壓低壓 聯(lián) 結(jié) 組型 號 空載負(fù)載 空載電流 0 i % 短路阻抗 k u % sc10-5000/10100010.50.4dyn112.457.4

36、51.36 備注參考尺寸（mm）：長：1760 寬：1025 高：1655 重量（kg）：3410 第第 4 4 章章 短路電流的計(jì)算短路電流的計(jì)算 本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖 1 所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠 6km 的饋 電變電站經(jīng) lgj-185（額定載流 515a416.82 a）架空線（系統(tǒng)按電源計(jì)） ，該干線 首段所裝高壓斷路器的斷流容量為500mv a；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計(jì)算本 廠變電所高壓 10kv 母線上 k-1 點(diǎn)短路和低壓 380v 母線上 k-2 點(diǎn)短路的三相短路電流 和短路容量，如圖 1 所示短路點(diǎn)。 g 系統(tǒng) qf 380v sc10-5000/10 k

37、-1 k-2 dyn11 10kv 鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線 架空線l6km 圖 1 計(jì)算短路點(diǎn) 下面采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路電流計(jì)算： 1、確定基準(zhǔn)值 取100 d smv a， 1 10.5 c ukv， 2 0.4 c ukv 所以：ka kv mva u s i c d d 5 . 5 5 . 103 100 3 1 1 ；ka kv mva u s i c d d 144 4 . 03 100 3 2 2 2、計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗） （1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：2 . 0 500 100 * 1 mva mva s s x s d （2）架空線路的電

38、抗標(biāo)么值：查手冊得 0 0.35/xkm，因此： 2 2 100 * 0.35(/)61.904 (10.5) mv a xkmkm kv （3）電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得%6 k u，因此： 2 . 1 5000100 1006 * 4 * 3 kva mva xx 可繪得短路等效電路圖如圖 2 所示。 1/0.22/1.904 k-1k-2 3/1.2 4/1.2 圖 2 3、計(jì)算 k-1 點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 （1）總電抗標(biāo)么值： * (1)12 0.2001.9042.104 k xxx （2）三相短路電流周期分量有效值： (3)1

39、1 (1) 5.50 2.614 2.104 d k k ika ika x （3）其他三相短路電流： (3)(3)(3) 1 2.614 k iiika (3) 2.552.6146.666 sh ikaka (3) 1.51 2.6143.947 sh ikaka （4）三相短路容量： (3) 1 (1) 100 47.529 2.104 d k k smv a smv a x 4、計(jì)算 k-2 點(diǎn)短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 （1）總電抗標(biāo)么值：704 . 2 2/2 . 1904 . 1 2 . 0)/( * 4 * 3 * 2 * 1 * )2( xxxxx k （2

40、）三相短路電流周期分量有效值：ka ka x i i k d k 25.53 704 . 2 144 * )2( 2)3( )2( （3）其他三相短路電流：kaiii k 25.53 )3( 2 )3()3( kakaisk98.9725.5384 . 1 )3( ；kakaisk04.5825.5309 . 1 )3( （4）三相短路容量： mva mva x s s k d k 98.36 704 . 2 100 * )2( )3( )2( 第第5 5章章 變變電電所所一一次次設(shè)設(shè)備備的的選選擇擇和和與與校校驗(yàn)驗(yàn) 5.15.1 變電所高壓一次設(shè)備的選擇變電所高壓一次設(shè)備的選擇 根據(jù)機(jī)械廠所

41、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 jyn2-10（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：jyn2- 10/4ztta（說明：4：一次方案號；z：真空斷路器；t：彈簧操動；ta ：干熱帶） 。 其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取，具體設(shè)備見變電所高壓電氣主接線圖 。 初選設(shè)備： 高壓斷路器： zn24-10/1250/20 高壓熔斷器：rn2-10/0.5 -50 電流互感器：lzzqb6-10-0.5-200/5 電壓互感器：jdzj-10 接地開關(guān)：jn- 3-10/25 母線型號：tmy-3（504） ；tmy-3（8010）+1（606） 絕緣

42、子型號：za-10y 抗彎強(qiáng)度： al f 3.75kn（戶內(nèi)支柱絕緣子） 從高壓配電柜引出的 10kv 三芯電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，型號：yjv-3 50，無鋼鎧護(hù)套，纜芯最高工作溫度90 c 。 5.25.2 變電所高壓一次設(shè)備的校驗(yàn)變電所高壓一次設(shè)備的校驗(yàn) 根據(jù)高壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)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(jìn)行必需的動穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。 1、設(shè)備的動穩(wěn)定校驗(yàn) (1)高壓電器動穩(wěn)定度校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： (3)(3) maxmax ; shsh iiii 由以上短路電流計(jì)算得 (3) sh i= 6.666ka； (3) sh

43、i= 2.614ka。并查找所選設(shè)備的數(shù)據(jù)資 料比較得： 高壓斷路器 zn24-10/1250/20 max i=50ka6.666ka ，滿足條件； 電流互感器 lzzqb6-10-0.5-200/5 max i=79ka6.666ka，滿足條件； jn-3-10/25 接地開關(guān) max i=63 ka6.666ka ，滿足條件。 (2)絕緣子動穩(wěn)定度校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： (3) alc ff 母線采用平放在絕緣子上的方式，則： (3)(3)(3)272 310/ csh l ffin a a （其中a=200mm；l=900mm） ，所以： (3) c f= 272 0.9 3(6.666)1

44、0/34.63 0.2 m kan an m 3.75kn滿足要求。 (3)母線的動穩(wěn)定校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： alc tmy 母線材料的最大允許應(yīng)力 al =140mpa。10kv 母線的 短路電流 (3) sh i=3.947ka； (3) sh i=6.666ka 三相短路時所受的最大電動力： (3) c f= 272 0.9 3(6.666)10/34.63 0.2 m kan an m 母線的彎曲力矩： (3) 34.630.9 3.12 1010 flnm mn m 母線的截面系數(shù)： 22 63 (0.05 )0.004 1.67 10 66 b hmm wm 母線在三相短路時的計(jì)算應(yīng)力

45、： 63 3.12 1.87 1.67 10 c mn m mpa wm 可得， al =140mpa c =1.87mpa，滿足動穩(wěn)定性要求。 2、高壓設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗(yàn) (1)高壓電器熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 校驗(yàn)條件： 2(3)2 tima i tit 查閱產(chǎn)品資料： 高壓斷路器： t i=31.5ka,t=4s； 電流互感器： t i=44.5ka ,t=1s；接地開關(guān)： t i=25ka,t=4s。取 0.70.10.8 imaopoc ttts， (3) i=2.614ka，將數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)計(jì)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(yàn) 校驗(yàn)條件： a min a= (3)i

46、ma t i c 查產(chǎn)品資料，得銅母線的 c=171 2 s a mm ，取 0.75 ima ts。 母線的截面： a=504 2 mm=200 2 mm 允許的最小截面： 2 min 2 0.75 2.61413.24 171 s akamm s a mm 從而， min aa，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(yàn) 校驗(yàn)條件： a min a= (3)ima t i c 允許的最小截面： 2 min 2 0.75 2.61413.24 171 s akamm s a mm 所選電纜 yjv-350 的截面 a=50 2 mm從而， min aa，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求

47、。 3、變電所低壓一次設(shè)備的選擇 低壓側(cè)采用的也是天津長城電器有限公司生產(chǎn)的 ggd2 型低壓開關(guān)柜，所選擇的 主要低壓一次設(shè)備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖 。部分初選設(shè)備： 低壓斷路器：na1 型智能萬能斷路器、tms30 型塑殼無飛弧智能斷路器 低壓熔斷器：nt 系列 電壓互感器：jdz1 系列 電流互感器：lmzj1 、lmz1 系列 母線型號： tmy-3（8010）+1（606） 絕緣子型號：za-6y 抗彎強(qiáng)度： al f 3.75kn（戶內(nèi)支柱絕緣子） 另外，無功補(bǔ)償柜選用 2 個 gcj1-01 型柜子，采用自動補(bǔ)償，滿足補(bǔ)償要求。 4、變電所低壓一次設(shè)備的校驗(yàn) 由于根據(jù)低

48、壓一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件進(jìn)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(jìn)行校驗(yàn)。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(yàn)項(xiàng)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(yàn)：380kv 側(cè)母線上母線動穩(wěn)定性校驗(yàn)：校驗(yàn)條件： alc tmy 母線材料的最大允許應(yīng)力 al =140mpa。 380kv 母線的短路電流kaisk98.97 )3( 、kaisk04.58 )3( ，三相短路時所受的最大電動 力為：nan m m kaf31.7482/10 2 . 0 9 . 0 )98.97(3 272)3( 母線的彎曲力矩：mn mnlf m 41.67

49、3 10 9 . 0 3 . 7482 10 )3( 母線的截面系數(shù)： 22 53 (0.08 )0.01 1.07 10 66 b hmm wm 母線在三相短路時的計(jì)算應(yīng)力： mpa m mn w m c 94.62 1007 . 1 41.673 35 可得， al =140mpa c =mpa94.62，滿足動穩(wěn)定性要求。 380v 側(cè)母線熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：校驗(yàn)條件： a min a = (3)ima t i c 查產(chǎn)品資料，得銅母線的 c=171 2 s a mm ，取 0.75 ima ts 。 母線的截面： a=8010 2 mm =800 2 mm 允許的最小截面： 2 2 min

50、71.269 171 75 . 0 25.53mm mm s a s kaa，從而 min aa ，滿足 熱穩(wěn)定性要求 。 第第6 6章章 變變電電所所高高低低壓壓電電路路設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，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(jì)電流密度；機(jī)械強(qiáng)度。 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般 10kv 及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條 件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄?壓水平要求較高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。 6.16.1 高壓線路導(dǎo)線的選擇高壓線路導(dǎo)線的選擇 1、單電源供電

51、方式 單電源供電有放射式和樹干式兩種。 (1)放射式線路特點(diǎn)是每個用戶由獨(dú)立線路供電。放射式線路敷設(shè)容易，維護(hù)方 便，運(yùn)行中互不影響，當(dāng)一線路發(fā)生故障時，不影響其他線路的正常運(yùn)行，而且便于 裝設(shè)自動裝置。但該線路所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，使投資增加。當(dāng)某一線路發(fā)生故障 或檢修時，該線路所供電的負(fù)荷都要停電，供電可靠性不很高。因此，放射式接線一 般只適用于三級負(fù)荷和個別二級負(fù)荷。 (2)樹干式線路特點(diǎn)是多個用戶由一條干線供電。樹干式線路所用的高壓開關(guān)設(shè)備 少，耗用導(dǎo)線也較少，投資省，增加用戶時不必另增線路，易于適應(yīng)發(fā)展。但該線路 供電可靠性較差，當(dāng)某一段干線發(fā)生故障或檢修時，則在其后的若干變電所都要

52、停電， 這種接線僅適用于三級負(fù)荷。 2、雙電源供電方式 雙電源供電方式有雙放射式、雙樹干式和公共備用干線式等。這種接線方式可彌 補(bǔ)單電源供電方式的不足。 (1)雙放射式 即一個用戶由兩條放射式線路供電。一條線路故障或檢修時，用戶 可由另一條線路保持供電，因此其供電可靠性高，多用于對容量大的重要負(fù)荷供電。 (2)雙樹干式 即一個用戶由兩條不同電源的樹干式線路供電。對每個用戶來說， 都獲得雙電源，因此供電可靠性大大提高，可適用于對容量不太大、離供電點(diǎn)較遠(yuǎn)的 重要負(fù)荷供電。 (3)公共備用干線式 即各個用戶由單放射式線路供電，同時又從公共備用干線上取 得備用電源。對每個用戶來說，都是雙電源，可用于對

53、容量不太大的多個重要負(fù)荷供 電。 3、環(huán)形供電方式 環(huán)形供電方式實(shí)質(zhì)是兩端供電的樹干式。多數(shù)環(huán)形供電方式采用“開口”運(yùn)行 方式，即環(huán)形線路開關(guān)是斷開的，兩條干線分開運(yùn)行。當(dāng)任何一段線路故障或檢修 時，只需經(jīng)短時間的停電切換后，即可恢復(fù)供電。環(huán)形供電方式適用于對允許短時 間停電的二、三級負(fù)荷供電。 總的來說，工廠高壓線路的接線應(yīng)力求簡單可靠。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，供電線路如 果接線復(fù)雜，層次過多，因誤操作和設(shè)備故障而產(chǎn)生的事故也隨之增多，同時處理 事故和恢復(fù)供電的操作也比較麻煩，從而延長了停電時間。由于環(huán)節(jié)較多，繼電保 護(hù)裝置相應(yīng)復(fù)雜，動作時限相應(yīng)延長，對供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)十分不利。 此外，高壓配電線路

54、應(yīng)盡可能深入負(fù)荷中心，以減少電能損耗和有色金屬的消耗 量；同時盡量采用架空線路，以節(jié)約投資。 6.26.2 低壓線路導(dǎo)線的選擇低壓線路導(dǎo)線的選擇 工廠低壓線路也有放射式、樹干式和環(huán)形等幾種其本接線方式。 1、放射式 放射式特點(diǎn)是發(fā)生故障時互不影響，供電可靠性較高，但在一般情況下，其有色 金屬消耗量較多，采用的開關(guān)設(shè)備也較多，且系統(tǒng)的靈活性較差。這種線路多用于供 電可靠性要求較高的車間，特別適用于對大型設(shè)備供電。 2、樹干式 樹干式的特點(diǎn)正好與放射式相反，其系統(tǒng)靈活性好，采用的開關(guān)設(shè)備少，一般情 況下有色金屬的消耗量少；但干線發(fā)生故障時，影響范圍大，所以供電可靠性較低。 低壓樹干式接線在工廠的機(jī)

55、械加工車間、機(jī)修車間和工具車間中應(yīng)用相當(dāng)普遍，因?yàn)?它比較適用于供電容量小、且分布較均勻的用電設(shè)備組，如機(jī)床、小型加熱爐等。 3、低壓環(huán)形供電 環(huán)形供電的可靠性高，任一段線路發(fā)生故障或檢修時，都不致于造成供電中斷， 或者只是暫時中斷供電，只要完成切換電源的操作，就能恢復(fù)供電。環(huán)形供電可使電 能損耗和電壓損耗減少，既能節(jié)約電能，又容易保證電壓質(zhì)量。但它的保護(hù)裝置及其 整體配合相當(dāng)復(fù)雜，如配合不當(dāng)，容易發(fā)生誤動作，反而擴(kuò)大故障停電范圍。實(shí)際上， 低壓環(huán)形方式和高壓環(huán)形方式一樣，大多數(shù)也采取“開口”方式運(yùn)行。 在工廠的低壓配電系統(tǒng)中，往往是幾種接線方式的有機(jī)組合，依具體情況而定。 不過在正常環(huán)境的車

56、間或建筑內(nèi)，當(dāng)大部分用電設(shè)備容量不很大且無特殊要求時，宜 采用樹干式配電，這主要是因?yàn)闃涓墒脚潆娸^放射式配電經(jīng)濟(jì)，且有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 故本設(shè)計(jì)中采用的是放射式接線方式。 結(jié)合計(jì)算負(fù)荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為： 序 號 車間名稱 (i) 計(jì)算負(fù)荷電流 ii (a) 導(dǎo)線型號 額定載流 (a) 1 熱處理車間 1471.84 vv22-1kv- 3630+1800 a/b/c 相分別采用 630 2 mm型 號 2 根并聯(lián)， ial28801760a；n 相 采用 1 根 800 2 mm型號 ial111001100a 2 鑄工車間 2328.84 vv22-1kv- 36

57、30+1800 a/b/c 相分別采用 630 2 mm型 號 3 根并聯(lián)， ial38802640a；n 相 采用 1 根 800 2 mm型號 ial111001100a 3 焊接車間 687.75 vv22-1kv- 3630+1150 a/b/c 相分別采用 630 2 mm型 號 1 根， ial1880880a；n 相 采用 1 根 150 2 mm型號 ial1350350a 4 金工車間 1128.05 vv22-1kv- 3400+1400 a/b/c 相分別采用 400 2 mm型 號 2 根并聯(lián)， ial26501300a；n 相 采用 1 根 400 2 mm型號 ia

58、l1650650a 5 電鍍車間 447.41 vv22-1kv- 3300+195 a/b/c 相分別采用 300 2 mm型 號 1 根， ial1560560a；n 相 采用 1 根 95 2 mm型號 ial1260260a 6 噴漆車間 3538.59 vv22-1kv- 31000+1800 a/b/c 相分別采用 1000 2 mm型號 3 根并聯(lián)， ial313003900a；n 相采用 2 根 800 2 mm型號 ial211002200a 7 總裝車間 1851.03 vv22-1kv- 2800+1800 a/b/c 相分別采用 800 2 mm型 號 2 根并聯(lián)， i

59、al211002200a；n 相采用 1 根 800 2 mm型號 ial111001100a 8 鍛軋車間 742.43 vv22-1kv- 3630+1185 a/b/c 相分別采用 630 2 mm型 號 1 根， ial1880880a；n 相 采用 1 根 185 2 mm型號 ial1410410a 9 機(jī)修車間 357.83 vv22-1kv- 3240+195 a/b/c 相分別采用 300 2 mm型 號 1 根， ial1480480a；n 相 采用 1 根 95 2 mm型號 ial1260260a 10 倉庫 93.65 vv22-1kv- 335+110 a/b/c

60、相分別采用 35 2 mm型 號 1 根， ial1145145a；n 相 采用 1 根 10 2 mm型號 ial16565a 11 辦公樓 741.7 vv22-1kv- 3630+1185 a/b/c 相分別采用 630 2 mm型 號 1 根， ial1880880a；n 相 采用 1 根 185 2 mm型號 ial1410410a 12 生活區(qū) 1081.16 vv22-1kv- 3400+1400 a/b/c 相分別采用 400 2 mm型 號 2 根并聯(lián)， ial26501300a；n 相 采用 1 根 400 2 mm型號 ial1650650a 13 配電房 113.6 v