机械厂总变电所的设计(共39页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第1章 绪 论1.1 工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，

2、提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则可能对工业生产造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于节约能源是工厂供电工作的一个重要方面，而节约能源对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备

3、事故。（2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 1.2 工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv及以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1） 遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行

4、国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2） 安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3） 近期为主、考虑发展； 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4） 全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工

5、作的需要。1.3 本人设计的主要工作1.3.1 设计要求1要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所位置与型式并绘制工厂总平面图；2.确定变电所主变压器的台数与容量、类型；3.选择变压所主结线方案及高低压配电柜型号及供电设备；4.确定导线、电缆、开关柜、母线规格，选择整定继电保护装置；5.确定防雷和接地装置； 6.要求写出设计说明书，绘制设计图样。1.3.2 本人设计思路从工厂供电的技术要求出发并结合工厂的实际情况，首先进行符合计算和无功功率补偿，确定主变压器台数、容量及类型，综合各种技术规程及供电协议的要

6、求确定主接线方案，计算出短路电流，进行一次设备的选择和校验，确定进出线的选择与校验。再根据短路电流进行动稳定和热稳定校验；继电保护及二次回路的整定计算，为掌握供电系统的运行情况提供了有效的数据，并且在系统发生故障时能够准确及时的将故障设备从供电系统中切除，提高了系统的安全稳定性。最后根据当地实际情况确定防雷和接地装置。第2章 负荷计算与无功功率补偿2.1 设计步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1.负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间

7、负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。2.工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。3.工厂总降压变电所主接线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。4.工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量

8、系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。5.改善功率因数装置设计按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需 移相 电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。6.变电所高、低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和动稳定检验。用

9、总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。7.继电保护及二次结线设计为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统。8.变电所防雷装置设计 参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频

10、放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地 电阻计算。9.总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。2.2 负荷计算2.2.1 按需要系数法确定计算负荷有功计算负荷，其中为需要系数。无功计算负荷 ，其中为对应于用电设备组的正切值。视在计算负荷 ，其中为用电设备组的平均功率因数。计算电流，其中为用电设备组的额定电压。由上面公式可算出各厂房的动力负荷。1处理车间： P30 = Pe·Kd =0.6×200=120KW Q30 = P30 ·tg=120×0.75=90KvarS

11、30= P30/cos=120/0.8=150Kva I30= S30/3UN=150/（1.732×0.38）=227.9A2电镀车间： P30 = Pe·Kd =0.5×600=300KW Q30 = P30 ·tg=300×0.75=225KvarS30= P30/cos=300/0.8=375Kva I30= S30/3UN=375/（1.732×0.38）=569.8A3金工车间： P30 = Pe·Kd =0.3×1000=300KW Q30 = P30 ·tg=300×1.17=3

12、51KvarS30= P30/cos=300/0.65=461.5Kva I30= S30/3UN=461.5/（1.732×0.38）=701.2A4锅炉房： P30 = Pe·Kd =0.7×100=70KW Q30 = P30 ·tg=70×0.8=56KvarS30= P30/cos=70/0.75=93.3Kva I30= S30/3UN=93.3/（1.732×0.38）=141.8A5装配车间： P30 = Pe·Kd =0.3×200=60KW Q30 = P30 ·tg=60×

13、0.8=48KvarS30= P30/cos=60/0.75=80Kva I30= S30/3UN=80/（1.732×0.38）=121.6A 5门卫房： P30 = Pe·Kd =0.8×2=1.6KWS30= P30/cos=1.6/1=1.6Kva I30= S30/3UN=1.6/（1.732×0.38）=2.4A各车间的照明负荷总和计算如下：P30 = Pe·Kd =0.8×(10+10+10+10+2)=33.6KW S30= P30/cos=33.6/1=33.6Kva I30= S30/3UN=33.6/（1.732

14、×0.38）=51.1A 2.2.2 多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电 设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和超负荷无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）和。对车间干线取： =0.850.95=0.900.97对低压母线1、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取：=0.800.90=0.850.952、由车间干线计算负荷直接相加来计算时取：=0.900.95=0.930.97总的有功计算负荷为：总的无功计算负荷为：以上两式中的和分别为各组设

15、备的有功和无功计算负荷之和。总的视在计算负荷为：总的计算电流为：有以上公式可得出总的负荷： 取，=0.85×885.2=752.4kW=0.90×770=693kvar=752.42+6932=1022.9Kva=1022.9/3UN=2039.2A由以上可得出各厂房和生活区的负荷如表2.1：表2.1 各厂房的负荷编号名称类别设备容量需要系数计 算 负 荷1热处理车间动力2000.60.80.7512090150227.9照明100.81.0080/2电镀车间动力6000.50.80.75300225375569.8照明100.81.0080/3金工车间动力10000.30

16、.6515701.2照明100.81.0080/4锅炉房动力1000.70.80.75705693.3141.8照明20.81.001.60/5装配车间动力2000.30.80.75604880121.6照明100.81.0080/6门卫房照明20.81.001.601.62.4总计(380侧)动力2100/885.2770/照明44计 0.74/752.46931022.92039.22.3无功功率补偿由表2.1可知，考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗,因此380V侧最大负荷应稍大于0.90,暂取0.92来计算,380V侧所需的无功功率补偿容量:1=752.4/

17、1022.9=0.74Qc=P30(1-2) =752.4tan(arccos0.74)- tan (arccos0.92) =752.4×(0.91-0.43) =361.2Kvar(1)并联电容器的选择 GR-1型高压电容器柜的选择 GR-1型高压电容器柜有01、02、03、04等4种方案，如图2.1所示。选择步骤： a. 根据所需无功补偿容量，选择一台或数台01号或02号电容器柜。 b. 根据进线方向选择一台03或04号放电互感器柜。(2)PGJ1型低压无功功率自动补偿屏 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏有1、2、3、4等4种方案，如图2.2所示。由于1、3屏电容器为BW0.4

18、-14-3型,每屏共84kvar,2、4屏电容器亦为BW0.4-14-3型，每屏共112kvar。根据计算负荷与无功功率补偿，可选PGJ1型低压自动补偿屏方案2(主屏)一台与方案1(辅屏)3台相结合。总容量112+84×3=364kvar>361.2kvar。因此满足要求，其无功功率补偿后工厂380V和10KV侧的负荷计算如表2.2所示。表2.2 无功功率补后工厂的计算负荷项目计算负荷380V侧补偿前0.74752.46931022.92039.2380V侧无功补偿容量/-364/380V侧补偿后负荷0.92752.4329821.21247.7主变压器功率损耗/0.015S3

19、0=12.30.06S30=49.3/10KV侧负荷总计0.90764.7378.3853.21296.3计算高压配电电线的负荷，应该是该线所供车间的变电所低压侧计算负荷，加上变压器的功率损耗PT和高压配电线的功率损耗PWL1逐级计算，但对一般工厂供电系统而言，由于线路不长，因此PWL1可略去不计。即： =752.4+12.3=764.7KW=329+49.3=378.3kvar第3章 变电所变压器和供电主接线方案的选择3.1 变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种案：(1)装设一台主变压器，型式采用S9，其容量不应小于总计算负荷。即：ST=1195

20、KVA所以根据计算，可选择一台S9-1250/10型的低损耗变压器。 (2)装设二台主变压器，型式采用S9，其容量不应小于总计算负荷的60%,最好为总计算负荷的70%左右,同时每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷之和,本设计没有一级负荷，二级负荷为电镀车间和锅炉房，其总负荷为: =483+94.9=577.9kW即： ST=（0.60.7）=（717836.5）STS30（+）= 577.9注:当用电设备容量较大,负荷集中且运行合理时,亦可选用较大容量变压器。同理，工厂二级负荷的备用电源应由与邻近的单位相联的高压联络线来承担，不能直接采用低压联络线作备用电源。根据计算可选择两台S9-100

21、0/10型低损耗配电变压器。上述变压器的联结组别均采用Yyn03.2 变电所主结线方案的选择按上述两种方案考虑的两种变压器可设计两种主结线方案。1.装设一台主变压器的主结线方案如图3.1所示。2.装设两台主变压器的主结线方案如图3.2所示。按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标,则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。第4章 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又

22、称相对单位制法），本设计采用标幺制法进行短路计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计

23、算短路电流和短路容量。4.2 绘制短路电流计算电路短路电流计算电路如图4.1所示：4.3 确定基准值设=100MVA,即高压侧=10.5KV,低压侧=0.4KV,则： =100MVA/(×10.5)=5.5kVA=100MVA/(×0.40)=144kVA4.4 计算短路电路中各元件的电抗标么值1.电力系统=100MVA/500MVA=0.22.架空线路 查附录表8得LGJ-150的x0=0.36/km,而线路长为8km,故： 3.电力变压器 查相关资料得,UZ%=4.5,故: X3=(4.5×100 MVA)/(100×1000KVA)=4.5因此绘等

24、效电路,如图4.2所示。图4.2 电抗等效电路4.5 计算k-1点(10.5kV侧)的短路总电抗及三相短路电流和容量(1) 总电抗标么值=0.2+2.6=2.8(2) 三相短路电流=5.5kA/2.8=1.96kA(3) 其它短路容量=1.96kA=2.55×1.96=5.0kA=1.51×1.96=2.96kA(4) 三相短路容量=100MVA/2.8=35.7MVA4.6 计算k-2点(0.4kV侧)的短路总电抗及三相短路电流和容量1.总电抗标么值=0.2+2.6+4.5=7.32.三相短路电流周期分量有效值=144/7.3=19.7kA3.其它短路电流=19.7kA=

25、1.84×19.7=36.2kA=1.09×19.7=21.5kA4.三相短路容量=100MVA/7.3=13.7MVA以上结果综合如表4.1所示：表4.1 短路计算电流表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-1点1.961.961.965.02.9635.7k-2点19.719.719.736.221.513.7第5章 导线、电缆、开关柜及低压设备的选择5.1 导线、电缆的选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:1.发热条件导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正

26、常运行时的最高允许温度。2.电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。3.经济电流密度35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下，但距离长、电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10kV及以下线路，通常不按此原则选择。4.机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定

27、度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。根据设计经验，一般10kV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35kV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。5.1.1 10kV高压进线和引入电缆的选择1.10kV高压进线的选择与校验。采用LJ型铝绞线，架空敷设，接往10kV公用干线。a.按发热条选择：=853.2/1.73×10=49.32A由=49.32A及室外环境温度33，查相关资料初选LJ-

28、16型进线，其中35时，满足发热条件。b.校验机械强度：查相关资料，10kV铝及铝合金最小允许最小截面为35mm2，所以不满足机械强度的要求，故改选LJ-35型铝绞线。c.由于此线路很短，不需要校验电压损耗。2.由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验。采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：=564.72/1.73×10=49.32A由=49.324A及土壤温度25，查相关资料，初选缆芯为25mm2的交联电缆，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度。 首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.1s-0.15s，取0.15s，再加0

29、.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，并查得C=77，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：=1960×/77mm2=21.30 mm2<25mm2因此满足热稳定度要求。即可选YJL22-10000-3×25电缆。5.1.2 380V低压出线的选择查相关资料取C=76。1.馈电给铸造车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=290.90A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选185mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.1s-

30、0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为:由于前面所选185mm2<247.70 mm2不满足热稳定度要求，所以改选300 mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。2.馈电给锻压车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=340.65A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选300mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.

31、1s-0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为:由于前面所选300mm2>247.70mm2满足热稳定度要求，所以选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。3.馈电给热处理车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=198.84A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选150mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.

32、1s-0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为由于前面所选150mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。4.馈电给电镀车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=271.10A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选185mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.

33、1s-0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：由于前面所选185mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。5.馈电给仓库的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=16.20A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选4mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.1s-0

34、.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：由于前面所选4mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。6.馈电给工具车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=294.42A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选240mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.1s-0.

35、15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：由于前面所选240mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。7.馈电给金工车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=243.87A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选185mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取top=0.5s,真空断路器为0.1

36、s-0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：由于前面所选185mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。8.馈电给锅炉房的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=81.82A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选25mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取top=0.5s,真空断路器为0.

37、1s-0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：由于前面所选25mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。9.馈电给装配车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=122.57A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选50mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取top=0.5s,真空断路器为

38、0.1s-0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：由于前面所选50mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。10.馈电给机修车间的线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。a.按发热条选择：由=79A及地下0.8m处土壤温度25，查相关资料，初选25mm2，其，满足发热条件。b.校验短路热稳定度：首先查得相关资料，取=0.5s,真空断路器为0.1s

39、-0.15s，取0.15s，再加0.05s，得短路假想时间=0.5+0.15+0.05=0.7s，因此可确定短路热稳定度的最小截面为：由于前面所选25mm2<247.70mm2不满足热稳定度要求，所以改选300mm2的聚氯乙烯绝缘电缆，即可选VLV22-1000-3×300+1×150四芯电缆。11.馈电给生活区的线路选择采用LJ型铝绞线架空敷设。a.按发热条选择：由=473.24A及室外温度33，查相关资料，初选LJ-240，其中，满足发热条件。b.校验电压损耗：变电所至生活区负荷中心距离设为250m，而查有关资料得LJ-240的=0.14/km(线间几何距离为0.

40、8m计)，而生活区=280kW，=134.34kvar,所以：所以对生活区采用一回LJ-185架空线路供电是不行的。为确保生活用电的电压质量决定采用四回LJ-150架空线对生活区供电。查相关资料LJ-150的=0.23/km，=0.29/km(线间几何距离为0.6m)，所以：满足要求，其中性线可采用LJ-95铝绞线。5.1.3 作为备用电源的高压联络线的选择与校验采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敷设，与相距约2km的邻近单位变配电所的10kv母线相联。1.按发热条选择由于工厂二级负荷达=410.1kvar，=410.1/1.73×10=23.71A,最热

41、月土壤平温度为25，查相关资料，初选25mm2的该电缆，其=90A>23.71A，满足发热条件。2.校验短路热稳定度按本变电所高压侧短路电流校验，上述25mm2的该电缆满足要求，而邻近单位10kV的短路数据不知，因此该联络线的短路热稳定度校验无法计算，只有暂缺。3.校验电压损耗查相关资料，得缆芯为25mm2的铝芯电缆的=1.54/km，(温度80计) =0.12/km，又二级负荷：=127.9+144+43.6=315.5kW=123.93+105+31.5=260.43kvar线路长度为2km满足电压损耗的要求。5.1.4 衡阳机械厂主变压器降压变电所主结线图衡阳机械厂主变压器降压变电

42、所主结线图见附录。5.2 开关柜的选择高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。由于本设计是10kV电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里选择GG1A-10Q（F）型。高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。高压刀开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选出开关柜型号及一次结

43、线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。工厂变电所高压开关柜母线宜采用LMY型硬母线。5.3 高、压设备的选择5.3.1 10KV侧一次设备的选择与校验10KV侧一次设备的选择与校验如表5.1所示：表5.1 10KV侧一次设备的选择与校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kv72.25A1.96KA1.96KA1.962×1.9=7.3高压一次设备的技术参数额定参数真空断路器VD1 No.101、No.103、No.10412kv630A31.5KVA31.52×4=3969工作频率50HZ旋转式隔离开关GN30-12QD12K

44、V400A31.5KA12.5KA高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA电压互感器RZL-10 No.101 103 10420/5-100/5电流互感器AS12/150b/2s AS12/150b/4sNo.101、No.103、No.10412KV200/5382KA150KA避雷器HYWS2-17/5017KV接地开关ES1No.103、No.10412KV630A80KA31.5KA工频耐压42V电压互感器RZL-10 No.102100/5100/5100/5表5.1所选设备均满足要求。5.3.2 380V侧一次设备的选择与校验380V侧一次设备的选择与校验如表5.2所示：表

45、5.2 380V侧一次设备的选择与校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它装置地点条件参数数据380v总计1536.84A22.5KA41.4KA22.5×0.7=354.38高压一次设备的技术参数额定参数低压断路器ME.AE-400/3C No.202-No.213380V400A30KA以上31.52×4=3969工作频率50HZ低压断路器RMM1.DZ20-400/3C No.201380V400A30KA以上31.5KA12.5KA电流互感器LMZ1-0.66A/5 No.202-No.205380V600/5A30KA以上刀开关HD13BX-400/3

46、1No.202-No.213380V400A30KA以上电流互感器LMZ1-0.66A/5 No.201380V600/5A30KA以上382KA150KANT-ANo.206-No.213380V30KA以上由表5.2可知，所选设备均满足要求。5.4 高低压母线的选择查相关资料可知：10kV母线选LMY-3×(40×4)的母线。380V母线选LMY-3×2(100×10)的母线。第6章 变压器的继电保护及二次接线设计6.1 变压器的继电保护按GB5006292电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保

47、护装置：（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；（2）绕组的匝间短路；（3）外部相间短路引过的过电流；（4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；（5）过负荷；（6）油面降低；（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。对于高压侧为610kV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.50.7s时，还应装设电流速断保护。容量在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，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并

48、作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。对于高压侧为35kV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kVA及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装

49、于下列各侧：(1) 对于双线圈变压器，装于主电源侧(2) 对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。(3) 对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。(4) 除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。(5) 保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧

50、断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。(6) 对某些稀有的故障类型（例如110kV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。6.1.1 差动保护变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件：应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流；应躲过变压器的励磁涌流；在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作。6.1.2 变压器的过电流保护6.1.2.1 过电流保护动作电流的整定因为： 取= 1.3 , = 150/5 = 30 , = 1 , = 0.8因此 ： = 1.3×1×109.7A/(0.8×30) =5.94A故动作电

51、流整定为6A。6.1.2.2 保护动作时间 =2-0.5=1.5s6.1.2.3 变压器过电流保护的灵敏度因为 = 0.866×7.02×1000× 10/60= 1037A则： = 1×1037/(6×30) = 5.761>1.5满足保护灵敏度的要求。6.1.3 变压器的过负荷保护过负荷保护动作电流的整定=1.3×104/40A =3A动作时间取1015s。6.1.4 变压器的瓦斯保护瓦斯保护，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保护装置。按GB5006292规定，800kVA及以上的一般油浸式变压器

52、和400kVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%4%的倾斜度。当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带

53、动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”。如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。变压器瓦斯保护动作后的故障分析，变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求，如下表6.1：表6.1 故障判断及处理要求气体性质故障原因处理要求无色、无臭、不可燃变压器内含有空气允许继续运行灰白色

54、、有剧臭、可燃纸质绝缘烧毁应立即停电检修黄色、难燃木质绝缘烧毁应停电检修深灰色或黑色、易燃油内闪络，油质碳化应分析油样，必要时停电检修6.2 二次回路的操作电源二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其它二次回路所需的电源。因此对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。二次回路操作电源，分直流和交流两大类。直流操作电源又有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用（站用）变压器供电的由仪用互感器供电的两种。其中，蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种；整流电源主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和电压源两种。采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外