冶金配件生產(chǎn)廠變電所供配電設(shè)計(jì)

1、浙江大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書課程名稱 電力工程課程設(shè)計(jì) 題 目 冶金配件生產(chǎn)廠變電所供配電設(shè)計(jì) 電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 電力工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： XXX冶金配件生產(chǎn)廠變電所供配電設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)目的熟悉電力設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)程、規(guī)定，樹立可靠供電的觀點(diǎn)，了解電力系統(tǒng)，電網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本方法和基本內(nèi)容，熟悉相關(guān)電力計(jì)算的內(nèi)容，鞏固已學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，學(xué)習(xí)撰寫工程設(shè)計(jì)說明書，對變電所區(qū)域設(shè)計(jì)有初步的認(rèn)識。二、設(shè)計(jì)要求（1）通過對相應(yīng)文獻(xiàn)的收集、分析以及總結(jié)，給出相應(yīng)項(xiàng)目分析，需求預(yù)測說明。（2）通過課題設(shè)計(jì)，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和設(shè)計(jì)步驟。（3）學(xué)習(xí)按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，能正確闡述設(shè)計(jì)方

2、法和計(jì)算結(jié)果。（4）學(xué)生應(yīng)抱著嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度積極投入到課程設(shè)計(jì)過程中，認(rèn)真查閱相應(yīng)文獻(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)，給出個(gè)人分析、設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容1總降壓變電站設(shè)計(jì)（1）負(fù)荷計(jì)算（2）主結(jié)線設(shè)計(jì)：選主變壓器及高壓開關(guān)等設(shè)備，確定最優(yōu)方案。（3）短路電流計(jì)算：計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。（4）主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)。選用型號、數(shù)量、匯成設(shè)備一覽表。（5）主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：元件的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算。（6）配電裝置設(shè)計(jì)：包括配電裝置布置型式的選擇、設(shè)備布置圖。（7）防雷、接地設(shè)計(jì)：包括直擊雷保護(hù)、進(jìn)行波保護(hù)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。2車間變電所設(shè)計(jì)根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇

3、車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。3 廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。（二）設(shè)計(jì)任務(wù)1設(shè)計(jì)說明書，包括全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，負(fù)荷計(jì)算，短路計(jì)算及設(shè)備選擇（要求列表）；2電氣主接線圖。四、設(shè)計(jì)時(shí)間安排查找相關(guān)資料（1天）、總降壓變電站設(shè)計(jì)（3天）、車間變電所設(shè)計(jì)（2天）、廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1天）、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告（2天）和答辯（1天）。五、主要參考文獻(xiàn)1 電力工程基礎(chǔ)2 工廠供電3 繼電保護(hù).4 電力系統(tǒng)分析5電氣工程設(shè)計(jì)手冊等資料指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日一.原始資料1工廠的總平面布置圖圖1 工廠總平面布置圖2.工廠的生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模

4、及產(chǎn)品規(guī)格：本廠主要承擔(dān)全國冶金工業(yè)系統(tǒng)礦山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。年生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件11000t，鑄鐵件3000t，鍛件1000t，鉚焊件2500t。3.工廠各車間的負(fù)荷情況及變電所的容量：如表1和表2.表1 各車間380V負(fù)荷計(jì)算表序號車間（單位）名稱設(shè)備容量/kWKd計(jì)算負(fù)荷車間變電所代號變壓器臺數(shù)及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1鑄鋼車間22500.40.65No.1車變2 2鑄鐵車間10500.40.75No.2車變2 砂庫1100.70.60小計(jì)（K=0.9）3鉚焊車間12000.30.45No.3車變1

5、 1號水泵房280.750.8小計(jì)（K=0.9）4空壓站3900.850.75No.4車變1 機(jī)修車間1500.250.65鍛造車間2200.30.55木型車間1860.350.60制材場200.280.60綜合樓200.91小計(jì)（K=0.9）5鍋爐房3000.750.80No.5車變1 2號水泵房280.750.80倉庫（1、2）880.30.65污水提升站140.650.80小計(jì)（K=0.9）表2 各車間6KV高壓負(fù)荷計(jì)算表序號車間（單位）名稱高壓設(shè)備名稱設(shè)備容量/KWKd計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1鑄鋼車間電弧爐212500.920.872鑄鐵車間工頻爐

6、22000.80.93空壓站空壓機(jī)22500.850.85小計(jì)4.供用電協(xié)議：（1）工廠電源從電力系統(tǒng)的某220/35KV變電站以35KV雙回路架空線引入工廠，其中一路作為工作電源，另一路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行。系統(tǒng)變電站距工廠東側(cè)8km。（2）系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)，如表3所示。其供電系統(tǒng)圖，如圖2所示。表3 區(qū)域變電站35KV母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路容量系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路容量最大運(yùn)行方式Soc.max=200MVA最小運(yùn)行方式Soc.min=175MVA圖2 供電系統(tǒng)圖（3）供電部門對工廠提出的技術(shù)要求：系統(tǒng)變電站35KV饋電線路定時(shí)限過電流保護(hù)的整定時(shí)間top=2s，工廠總降

7、壓變電所保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不得大于1.5s；工廠在總降壓變電所35KV電源側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量；工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9.（4）供電貼費(fèi)和每月電費(fèi)制：每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為18元/kVA，電費(fèi)為0.5元/kWh。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性地向供電部門交納供電貼費(fèi)：610kV為800元/kVA。5工廠負(fù)荷性質(zhì)：本廠為三班工作制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為6000h，屬二級負(fù)荷。6工廠自然條件：（1）氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38oC，年平均氣溫為23 oC，年最低氣溫為8 oC，年最熱月平均最高氣溫為33 oC，年最熱月平均氣溫為26 oC，年最熱月地下0.8m

8、處平均溫度為25 oC。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。（2）地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m，底層以砂粘土為主，地下水位為2m。 摘 要本文主要以電力工程基礎(chǔ)、工廠供電、電力系統(tǒng)分析和繼電保護(hù)等專業(yè)知識為理論依據(jù)，對冶金配件生產(chǎn)廠總降壓變電站、車間變電所和廠區(qū)配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)原始資料進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備的選擇。另外，對總降壓變電站設(shè)計(jì)需要進(jìn)行主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、配電裝置設(shè)計(jì)和防雷、接地設(shè)計(jì)，并繪制電氣主接線圖；對車間變電所根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮；對廠區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細(xì)

9、計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。關(guān)鍵詞: 變電所設(shè)計(jì)，負(fù)荷計(jì)算，短路電流，繼電保護(hù)等目錄第一章負(fù)荷計(jì)算11.1計(jì)算負(fù)荷方法11.2計(jì)算負(fù)荷計(jì)算2第二章主變壓器的選擇與主接線方案的設(shè)計(jì)42.1 主變壓器的選擇42.1.1 35kV/6kV變壓器的選擇42.1.2 6kV/380V變壓器的選擇42.2 工廠主接線方案的比較52.2.1 工廠總降壓變電所高壓側(cè)主接線方式比較52.2.2 工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式比較52.2.3 工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇62.3 總降壓變電所電氣主接線設(shè)計(jì)6第三章短路電流計(jì)算73.1 三相短路電流計(jì)算的目的73.2 短路電流計(jì)算7第四章電氣設(shè)備的選擇及校

10、驗(yàn)94.1 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目94.2.1 斷路器的選擇94.2.2 隔離開關(guān)的選擇114.2.3 高壓熔斷器選擇124.2.4 電壓互感器的選擇134.2.5 電流互感器的選擇14第五章 繼電保護(hù)選擇165.1 35kV側(cè)電壓互感器二次回路方案與繼電保護(hù)的整定165.1.1 35kV主變壓器保護(hù)165.1.2 6kV變壓器保護(hù)175.1.3 6kV母線保護(hù)175.1.4 6kV出線保護(hù)17第六章 防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)196.1防雷保護(hù)196.1.1架空線路的防雷措施196.1.2 變配電所的防雷措施196.2接地裝置196.2.1確定此配電所公共接地裝置19第六章 結(jié)論21參

11、考文獻(xiàn)22VII第一章負(fù)荷計(jì)算1.1計(jì)算負(fù)荷方法計(jì)算負(fù)荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。由于載流導(dǎo)體一般通電半小時(shí)后即可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值，因此通常取“半小時(shí)最大負(fù)荷”作為發(fā)熱條件選擇電器元件的計(jì)算負(fù)荷。有功負(fù)荷表示為P30，無功計(jì)算負(fù)荷表示為Q30，計(jì)算電流表示為I30。用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是世界各個(gè)普遍應(yīng)用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，而二項(xiàng)式法應(yīng)用的局限性較大，主要應(yīng)用于機(jī)械加工企業(yè)。關(guān)于以概率論為理論基礎(chǔ)而提出的用以取代二項(xiàng)式發(fā)達(dá)利用系數(shù)法，由于其計(jì)算比較繁復(fù)而未能得到普遍應(yīng)用，所以只介紹需要系數(shù)法與二項(xiàng)式法。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)

12、多、各臺設(shè)備容量相差不甚懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法來計(jì)算。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少而容量又相差懸殊時(shí)，則宜采用二項(xiàng)式法計(jì)算。根據(jù)原始資料，用電設(shè)備臺數(shù)較多且各臺容量相差不遠(yuǎn)，所以選擇需要系數(shù)法來進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷，根據(jù)原始資料分析，本論文負(fù)荷是多組用電設(shè)備計(jì)算，所以，要根據(jù)多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式來計(jì)算。有功計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式：(1.1)式中所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷P30之和； 有功符合同時(shí)系數(shù)，本文資料有提供為0.9 無功計(jì)算符合（單位為kVar）的計(jì)算公式： (1.2)式中對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值，本設(shè)計(jì)資料有提供。 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）的計(jì)算公式： (1.3

13、) 計(jì)算電流（單位為A）的計(jì)算公式： (1.4)1.2計(jì)算負(fù)荷計(jì)算由以上公式可得6KV計(jì)算負(fù)荷及各車間380V計(jì)算負(fù)荷如表1及表2所示：表1各車間380伏計(jì)算負(fù)荷序號車間（單位）名稱設(shè)備容量/kWKd計(jì)算負(fù)荷車間變電所代號變壓器臺數(shù)及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1鑄鋼車間22500.40.651.1790010531385.62104.3No.1車變2 1600 2鑄鐵車間10500.40.750.88420477.3560851.1No.2車變2 800 砂庫1100.70.601.3377102.4128.1195.0小計(jì)（K=0.9）497579.76

14、19.29941.23鉚焊車間12000.30.451.98360712.8798.61213.5No.3車變1800 1號水泵房280.750.80.752115.7526.2539.9小計(jì)（K=0.9）381728.55739.91124.54空壓站3900.850.750.88331.5291.7442671.7No.4車變1 1000 機(jī)修車間1500.250.651.1737.543.957.787.7鍛造車間2200.30.551.5266100.3120182.4木型車間1860.350.601.3365.0386.5108.2164.4制材場200.280.601.335.67

15、.459.3314.2綜合樓200.91018025.538.8小計(jì)（K=0.9）523.65529.85762.731159.25鍋爐房3000.750.800.75225168.75281.25427.3No.5車變1 400 2號水泵房280.750.800.752115.7526.2539.9倉庫（1、2）880.30.651.1726.430.8840.661.7污水提升站140.650.800.759.16.82511.37517.3小計(jì)（K=0.9）281.5222.3358.7545.1表2 各車間6KV高壓負(fù)荷計(jì)算表序號車間（單位）名稱高壓設(shè)備名稱設(shè)備容量/KWKd計(jì)算負(fù)荷P

16、30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1鑄鋼車間電弧爐212500.920.870.57230013112647.4254.62鑄鐵車間工頻爐22000.80.90.48320153.6355341.133空壓站空壓機(jī)22500.850.850.62425263.550048.1小計(jì)30451728.13502.4643.83全廠計(jì)算負(fù)荷： 需要進(jìn)行無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償?。貉a(bǔ)償后： 第二章主變壓器的選擇與主接線方案的設(shè)計(jì)2.1 主變壓器的選擇一般正常環(huán)境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選用S9、S11等系列變壓器。在多塵或由腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場所，應(yīng)選用S9-M

17、、S11-M、R等系列全密封式變壓器。多層或高層建筑內(nèi)的變電所，宜選用SC9等系列環(huán)氧樹脂注干式變壓器或SF6充氣型變壓器。根據(jù)本論文給出的條件我們可以選用油浸式變壓器。2.1.1 35kV/6kV變壓器的選擇主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺以上主變壓器。l 有大量一級或二級負(fù)荷l 季節(jié)性符合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。l 集中符合較大，例如大于1250kVA時(shí)本冶金廠最大視在功率達(dá)到5368.6kVA，且屬于2級負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)2臺變壓器。由于本廠有2回35kV進(jìn)線，即有兩個(gè)進(jìn)線電源，根據(jù)前面所選擇的主結(jié)線方案，如果采用2臺變壓器，則能滿足

18、供電可靠性、靈活性的要求。如果裝設(shè)1臺變壓器，投資會(huì)節(jié)省一些，但一旦出現(xiàn)1臺主變故障，將會(huì)造成全廠失壓從而造成巨大的損失。為避免前述情況的出現(xiàn)，充分利用雙電源的作用，所以選擇安裝2臺主變。對于380kV的系統(tǒng)中，我們可以從資料的圖中得出車間1里面有2個(gè)配電所，其他4個(gè)車間都只有1個(gè)配電所，因此我們可以根據(jù)每個(gè)車間的符合來選擇變壓器來進(jìn)行降壓?？紤]到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、將來擴(kuò)建、可靠性等因素，所以本方案選擇安裝2臺型號為S9-6300/35的主變壓器，即使其中一臺變壓器檢修另外一臺主變也可供全廠負(fù)荷。2.1.2 6kV/380V變壓器的選擇通過上面負(fù)荷計(jì)算，我們可以得到380V那5個(gè)車間的最大視在功率：S

19、30NO。1=1385.6kVA，可以選擇2個(gè)S9-800/10(6)變壓器，分別裝進(jìn)車間1的2個(gè)配電房；S30NO。2=619.3kVA，可以選擇1個(gè)S9-800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間2的配電房；S30NO。3=739.9kVA，可以選擇1個(gè)S9-800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間3的配電房；S30NO。4=762.7kVA，可以選擇1個(gè)S9-800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間4的配電房；S30NO。5=358.7kVA，可以選擇1個(gè)S9-400/10(6)變壓器裝進(jìn)車間5的配電房。 2.2 工廠主接線方案的比較2.2.1 工廠總降壓變電所高壓側(cè)主接線方式比較從原始資料可知工廠的高壓側(cè)僅有2

20、回35kV進(jìn)線，其中一回架空線路作為工作電源，另一回線路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，且線路長度較短，只有8km。因此將可供選擇的方案有如下三種： 1、單母線分段。該接線方式的特點(diǎn)是結(jié)線簡單清晰、運(yùn)行操作方便、便于日后擴(kuò)建、可靠性相對較高，但配電裝置占地面積大，斷路器增多投資增大。根據(jù)本廠的實(shí)際情況進(jìn)線僅有2回，其中一回為工作，另一回備用，擴(kuò)建可能性不大。故此沒有必要選擇單母線分段這種投資相對較大的接線方式；2、內(nèi)橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對較少，但可靠性不太高；適用于輸電線路較長，故障機(jī)率較高，而變壓器又不需經(jīng)常切換時(shí)采用。根據(jù)本廠特點(diǎn)輸電線路僅8

21、km，出現(xiàn)故障的機(jī)率相對較低，因此該接線方式不太合適。3、外橋。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對較少，但可靠性不太高；適用于較短的輸電線路，故障機(jī)率相對較低，而變壓器又需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)就較為適宜。而輸送本廠電能的輸電線路長度僅8km，出現(xiàn)故障的機(jī)會(huì)較少，因此，該接線方式比較合適。通過上述接線方式比較，選擇外橋的接線方式。2.2.2 工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式比較考慮到本廠低壓側(cè)的負(fù)荷較大和出線較多，以及便于日后饋線的增擴(kuò)，決定選擇有匯流母線的接線方式，具體方案論證如下：A、單母線。具有接線簡單清晰、設(shè)備少、投資相對小、運(yùn)行操作方便，易于擴(kuò)建

22、等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性和靈活性較差，故不采用；B、單母線隔離開關(guān)分段。具有單母線的所有優(yōu)點(diǎn)，且可靠性和靈活性相對有所提高，用隔離開關(guān)分段雖然節(jié)約投資，但隔離開關(guān)不能帶負(fù)荷拉閘，對日后的運(yùn)行操作等帶來相當(dāng)多的不便，所以不采用。C、單母線用斷路器分段。具有單母線隔離開關(guān)分段接線的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可帶負(fù)荷切合開關(guān)，便于日后的運(yùn)行操作，可靠性和靈活性較高。經(jīng)綜合比較，選擇方案3作為工廠總降壓變電所低壓側(cè)主接線方式4。2.2.3 工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇目前，此類降壓變電所的低壓側(cè)常用電壓等級一般為：10kV和6kV兩個(gè)，但考慮到本廠低壓側(cè)有6kV的負(fù)荷，如采用10kV的電壓等級，還需進(jìn)行二次降壓，這樣

23、會(huì)增加一套降壓設(shè)備，投資增大，不符合經(jīng)濟(jì)原則。所以，在本設(shè)計(jì)中選擇只用6kV的電壓等級，將35kV的電壓降為6kV等級的電壓使用即可。選擇這種變壓的供配電方式既可以節(jié)省投資，又能夠降低損耗。而對于380V的5個(gè)車間，分別根據(jù)容量來選擇6kV的電壓降為380kV的變壓器。2.3 總降壓變電所電氣主接線設(shè)計(jì)總降壓變電所35kV側(cè)（高壓側(cè)）采用外橋接線方式，2臺主變，一臺運(yùn)行另一臺熱備用（定期切換，互為備用，不并列運(yùn)行）；6kV側(cè)（低壓側(cè)）由運(yùn)行的主變供電，采用單母（開關(guān)）分段的接線方式，經(jīng)開關(guān)供9路出線負(fù)荷，其中6路通過變壓器將6kV降到380V。第三章短路電流計(jì)算3.1 三相短路電流計(jì)算的目的短

24、路電流將引起下列嚴(yán)重后果：短路電流往往會(huì)有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元件本身，也可能燒壞周圍設(shè)備和傷害周圍人員。巨大的短路電流通過導(dǎo)體時(shí)，一方面會(huì)使導(dǎo)體大量發(fā)熱，造成導(dǎo)體過熱甚至熔化，以及絕緣損壞；另一方面巨大的短路電流還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。短路也同時(shí)引起系統(tǒng)電壓大幅度降低，特別是靠近短路點(diǎn)處的電壓降低得更多，從而可能導(dǎo)致部分用戶或全部用戶的供電遭到破壞。網(wǎng)絡(luò)電壓的降低，使供電設(shè)備的正常工作受到損壞，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢或設(shè)備損壞，如電動(dòng)機(jī)過熱受損等。短路計(jì)算的目的主要有以下幾點(diǎn)：1用于變壓器繼電保護(hù)裝置的整定。2選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。3選擇限制短路電流的方法

25、。4確定主接線方案和主要運(yùn)行方式。3.2 短路電流計(jì)算表5-1 電力系統(tǒng)各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算公式設(shè)備計(jì)算電抗公式無窮大電源變壓器輸電線注：為系統(tǒng)無限大電源處不同運(yùn)行方式時(shí)的短路容量短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則：l 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。l 所有電源的電動(dòng)勢相位角相同。l 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。l 不考錄短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。l 元件的計(jì)算數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。輸電線路的電容略去不計(jì)繪制計(jì)算電路如圖3.1所示：圖3.1 系統(tǒng)等值電路根據(jù)原始資料，我們應(yīng)該分別計(jì)算系統(tǒng)最大運(yùn)行方式即和最小運(yùn)行方式時(shí)的短路電流。而對于短路點(diǎn)d-3，

26、由于系統(tǒng)中的變壓器不相同，而變壓器的阻抗分別為4.5和5，所以下面的計(jì)算中6kV變壓器短路點(diǎn)會(huì)分兩種情況d-3和d-3。所有短路點(diǎn)的計(jì)算過程在附錄A的設(shè)計(jì)計(jì)算書中。而我們可得得到的短路電流歸納在下面2個(gè)表中。表3-2 200MVA短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kAIk(3)I”(3)I(3)Ish(3)d12.12.12.13.78d26.946.946.9412.49d310.4410.4410.4418.8d312.7412.7412.7422.9表3-3 175MVA 短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kAIk(3)I”(3)I(3)Ish(3)d11.921.921.923.46d

27、26.586.586.5811.84d310.3810.3810.3818.7d311.411.411.420第四章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)4.1 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn)：1)按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開斷電流等選擇。2)按短路條件包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。3)考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4)按各類設(shè)備的不同特點(diǎn)和要求如短路器的操作性能、互感器的二次負(fù)荷和準(zhǔn)確度級等進(jìn)行選擇。4.2.1 斷路器的選擇斷路器形式的選擇，除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝

28、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。根據(jù)當(dāng)前我國生產(chǎn)制造情況，電壓6200kV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器；電壓110330kV的電網(wǎng)，當(dāng)少油短路器技術(shù)條件不能滿足要求時(shí)，可選用六氟化硫或空氣斷路器；大容量機(jī)組采用封閉母線時(shí)，如果需要裝設(shè)斷路器，宜選用發(fā)電機(jī)專用斷路器。斷路器選擇的具體技術(shù)要求如下：（1）電壓： (4.1)（2）電流： (4.2)（3）開斷電流： (4.3)斷路器實(shí)際開斷時(shí)間t秒的短路電流周期分量。斷路器t秒的開斷容量。斷路器的額定開斷電流。斷路器額定開斷容量。（4）動(dòng)穩(wěn)定： (4.4)斷路器極限通過電流峰值。三相短路電流沖擊值。（5）熱穩(wěn)定： (4.5)穩(wěn)態(tài)三相短路電流。

29、短路電流發(fā)熱等值時(shí)間。斷路器t秒而穩(wěn)定電流。各電壓等級斷路器的選擇：35kV等級變壓器高壓側(cè)選擇少油斷路器SW3-356。電壓：電流：斷流能力：動(dòng)穩(wěn)定度：熱穩(wěn)定度： 滿足要求6kV等級變壓器低壓側(cè)與出線選擇少油短路器SN10106。電壓： 電流： 斷流能力： 動(dòng)穩(wěn)定度： 熱穩(wěn)定度： 滿足要求380V等級選擇低壓斷路器DW151500/3D4。電壓： 電流： 斷流能力： 380V低壓短路器不需要考慮動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，所以滿足。4.2.2 隔離開關(guān)的選擇負(fù)荷開關(guān)型式的選擇，其技術(shù)條件與斷路器相同，但由于其主要是用來接通和斷開正常工作電流，而不能斷開短路電流，所以不校驗(yàn)短路開斷能力。隔離開關(guān)型式的選擇

30、，應(yīng)該根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定6。（1）電壓： (4.6)（2）電流： (4.7)（3）動(dòng)穩(wěn)定： (4.8)斷路器極限通過電流峰值。三相短路電流沖擊值。（4）熱穩(wěn)定： (4.9)穩(wěn)態(tài)三相短路電流。短路電流發(fā)熱等值時(shí)間。斷路器t秒而穩(wěn)定電流。各電壓等級隔離開關(guān)的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇隔離開關(guān)GW435T6。電壓： 電流： 動(dòng)穩(wěn)定度： 熱穩(wěn)定度： 滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側(cè)選擇隔離開關(guān)GN1910/10001。電壓： 電流： 動(dòng)穩(wěn)定度： 熱穩(wěn)定度： 滿足要求。380V等級隔離開關(guān)選擇為HD131500/306。電壓：電流：低壓隔離

31、開關(guān)不需要考慮動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，所以滿足要求。4.2.3 高壓熔斷器選擇熔斷器的形式可根據(jù)安裝地點(diǎn)、使用要求選用。高壓熔斷器熔體在滿足可靠性和下一段保護(hù)選擇性的前提下，當(dāng)在本段保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，應(yīng)能在最短時(shí)間內(nèi)切斷故障，以防止熔斷時(shí)間過長而加劇被保護(hù)電器的損壞4。（1）電壓：(4.10) 限流式高壓熔斷器不宜使用在工作低于其額定電網(wǎng)中，以免因過電壓使電網(wǎng)中的電器損壞，故應(yīng)該。（2）電流： (4.11)熔體的額定電流。熔斷器的額定電流。（3）斷流容量： (4.12)三相短路沖擊電流的有效值。熔斷器的開斷電流。各電壓等級高壓熔斷器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇高壓熔斷器RW10-35/0

32、.54。電壓：電流：由于高壓熔斷器是接在電壓互感器上，最大工作電流非常小，因此滿足要求。斷流容量： 滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側(cè)選擇高壓熔斷器RN164。電壓：電流：由于高壓熔斷器是接在電壓互感器上，最大工作電流非常小，因此滿足要求。斷流容量： 滿足要求。4.2.4 電壓互感器的選擇（1）電壓互感器的選擇和配置應(yīng)按以下條件6：l 620kV屋內(nèi)配電裝置，一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣接共的電壓互感器。l 35110kV配電裝置，一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器。l 220kV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時(shí)，一般采用容式電壓互感器。l 在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相

33、接地時(shí)，應(yīng)選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器組。（2）一次電壓： (4.13)為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓的波動(dòng)范圍，即為。（3）準(zhǔn)確等級：電壓互感器應(yīng)在那一準(zhǔn)確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表和繼電器和自動(dòng)裝置等設(shè)備對準(zhǔn)確等級的要求確定。各電壓等級電壓互感器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇油浸式電壓互感器JDJ2352。根據(jù)環(huán)境要求和上述條件應(yīng)選擇油浸式電壓互感器電壓：35kV滿足要求準(zhǔn)確等級：準(zhǔn)確等級為0.5級。6kV等級：變壓器低壓側(cè)選擇JDZX86環(huán)氧樹脂全封閉澆注電壓互感器根據(jù)環(huán)境要求和上述條件應(yīng)選擇油浸式電壓互感器：電壓：6k

34、V滿足要求。準(zhǔn)確等級：準(zhǔn)確等級為0.5級。4.2.5 電流互感器的選擇（1）型式：電流互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于620kV屋內(nèi)配電裝置，可采用次絕緣技工或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35kV及以上配電裝置，一般采用油浸瓷箱式絕緣接共的獨(dú)立式電流互感器。一般盡量采用套管式電流互感器6。（2）一次回路電壓： (4.14) 為電流互感器安裝處一次回路工作電壓，為電流互感器額定電壓。（3）一次回路電流： (4.15)為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流，為電流互感器原邊額定電流。（4）準(zhǔn)確等級：電流互感器準(zhǔn)確等級的確定與電壓互感器相同。（5）動(dòng)穩(wěn)定：內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定(4.1

35、6)式中電流互感器動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，它等于電流互感器極限通過電流峰值與一次繞組額定電流峰值之比。（6）熱穩(wěn)定： (4.17)為電流互感器的1秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)。各電壓等級電流互感器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側(cè)選擇LZZB835（D）電流互感器2。電壓：電流：動(dòng)穩(wěn)定度：熱穩(wěn)定度： 滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側(cè)與出線選擇LZZQB66/10002。電壓： 電流： 動(dòng)穩(wěn)定度： 熱穩(wěn)定度： 滿足要求。380等級：變壓器選擇LMZ10.5電流互感器2。電壓： 電流： 380V低壓電流互感器不需要?jiǎng)臃€(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。經(jīng)過以上的一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，我們可以歸納出滿足要求的電氣設(shè)備一覽表見附錄B中表6.1

36、-6.3第五章 繼電保護(hù)選擇5.1 35kV側(cè)電壓互感器二次回路方案與繼電保護(hù)的整定高壓短路其的操作機(jī)構(gòu)控制與信號回路，斷路器采用彈簧儲能操作機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)一次重合閘。變電所的電能計(jì)量回路，變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計(jì)算柜，其上裝有三相有功電能表和無功電能表，分別計(jì)量全廠小號的有功電能和無功電能，并據(jù)以計(jì)算每月工廠的平均功率因數(shù)。備用電源的線路上應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置(APD)。作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線上，裝有三相有功電能表，三相無功電能表和電流表，高壓進(jìn)線上，亦裝有電流表。低壓側(cè)的動(dòng)力出線上，均裝有有功電能表和無功電能表。低壓并聯(lián)電容器線路上，裝有無功電能表。每一回路均裝有電流表。低壓母線上裝有

37、電壓表1。5.1.1 35kV主變壓器保護(hù)變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)和郵箱外故障兩種。郵箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路，匝間短路以及鐵心的燒損等，對變壓器來講，這些故障都是十分危險(xiǎn)的，因?yàn)猷]箱內(nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化，從而可能引起爆炸，因此，這些故障應(yīng)該盡快加爾切除。油箱為的故障，主要是套管和引用出現(xiàn)上發(fā)生相間短路和接地短路。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓；由于負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷以及有余漏油等原因引起的油面降低9。瓦斯保護(hù)對變壓器郵箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，他反

38、應(yīng)與油箱內(nèi)所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。其中輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作與跳開變壓器電源側(cè)的短路器。應(yīng)該設(shè)瓦斯保護(hù)的變壓器容量界限是：800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器。同樣對待負(fù)荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓器裝置，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)9。裝設(shè)電流速斷保護(hù)工廠供電系統(tǒng)變壓器的電流速斷保護(hù)，一般采用兩相式接線。和線路電流速斷保護(hù)一樣，變壓器的電流速斷保護(hù)也不能保護(hù)變壓器的全部，而只能保護(hù)整個(gè)元件的一部分，一般在只能保護(hù)到變壓器的一次側(cè)10。利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實(shí)現(xiàn)。差動(dòng)保護(hù)對變壓器繞組、套管及引出先上的故障，應(yīng)該根據(jù)不同容量裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保

39、護(hù)適用于并列運(yùn)行的變壓器，容量為6300kVA以上時(shí)；單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，容量為10000kVA以上時(shí)；發(fā)電廠廠工作變壓器和工業(yè)企業(yè)種的重要變壓器，容量為6300kVA以上時(shí)。反時(shí)限過電流保護(hù)變壓器過電流保護(hù)的保護(hù)范圍可達(dá)變壓器的全部，并可以延伸到變壓器二次母線上出線的一部分，所以是變壓器必不可少的后備保護(hù)10。初步選擇GL-15感應(yīng)式電流繼電器，滿足規(guī)定的靈敏系數(shù)要求。5.1.2 6kV變壓器保護(hù)在本設(shè)計(jì)中，6kV變壓器分別有S9400/10（6）、S9630/10（6）、S9800（6）。我們先對S9400/10（6）進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)。瓦斯保護(hù)當(dāng)變壓器郵箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號;當(dāng)因嚴(yán)重故障產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，則動(dòng)作并跳閘。裝設(shè)電流速斷保護(hù)利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實(shí)現(xiàn)。我們再對S9630/10（6）、S9800/10（6）進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)5.1.3 6kV母線保護(hù)選擇GL-15感應(yīng)式電流繼電器。主變反時(shí)限過流保護(hù)。 主變的定時(shí)限過電流保護(hù)可以對6KV母線起到保護(hù)作用。5.1.4 6kV出線保護(hù)相間短路保護(hù)310kV線路的相間短路保護(hù)裝置應(yīng)符合以下要