某化工厂总变配电所供电系统初步设计

1、毕业设计说明书某化工厂总变配电所供电系统初步设计专业电气工程及其自动化学生姓名班级学号指导教师完成日期摘 要该设计是关于工程机械制造厂供电系统及变电所的设计。设计的思路是依据国家规范要求以及该厂二类负荷对供电可靠性的要求， 制定设计方案及供电措施。在该设计中，依据给定的设计范围和基础资料，建立起适合自身生产和发展需要的供电系统。该企业的供电系统由一条10KV高压进线电源提供，为确保负荷供电的可靠性，在高压侧又设有“单母线分段制”的电源供电方式，另外在两个车间变电所的低压侧设有联络线，从而使整个供电系统更具有其可靠性和灵活性。为适应机械类企业，用电负荷变化大、自然功率因数低的特点，该设计中采用并

2、联电容器的方法来补偿无功功率，以减少供电系统的电能损耗和电压损失，同时提高了供电电压的质量。设计中体现了安全、可靠、灵活、经济的原则。确定高压变配电所的位置、形式、数量及主变台数与容量等；确定二次继电保护方案，选用先进的自动保护装置；确定变电所防雷过压保护与接地保护方案；根据设计要求，绘制全厂供配电系统图、二次继电保护电路图及高压变配电所平、剖面图等关键词：供电系统；安全可靠；主接线；设计The total change in a chemical plant distribution of the preliminary design of the power supply systemAb

3、stract：In this design, based on the scope and basis for the design of information, and set up a production and development suited to their own needs electricity system. The enterprise distribution system by a 35KV high voltage line and into the high pressure into a 10KV power line to provide, in ord

4、er to ensure the reliability of electricity load in a high-pressure side and the "single-bus bar above system" power supply, another workshop in two adjacent low voltage transformer substation with the line of contact, so that the entire power supply system more reliability and flexibility

5、. To meet the mechanical type enterprises, large electricity load change, natural features low power factor, the design of a parallel connection capacitor approach to compensation without merit power, the electricity supply system to reduce wear and voltage loss, while enhancing the quality of power

6、 supply voltage. Design reflects a safe, reliable, flexible and economic principle. Determine the location-change distribution, form, quantity and the change in the number and capacity of numbers; Identify two relay programmes choice advanced automatic protection devices; identify substations mine o

7、ver pressure protection and grounded protection programme. According to the design requirements for the distribution chart mapping the entire plant, and two relay circuit diagram-change distributions as fair, and post maps.Keywords: Power supply systems; Secure; Main wiring; Design目 录1 绪论11.1 工厂供电的意

8、义11.2 全厂用电设备情况22负荷计算和无功功率补偿42.1 负荷计算42.2 车间无功功率补偿容量的计算43 变电所位置和型式的选择与设计54 变电所主结线方案的设计65 变电所主变压器台数和容量、类型的选择76 短路电流的计算86.1 绘制计算电路：86.2 确定基准值86.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值86.4 计算k-l点(10kv侧)的短路总电抗及三相短路电流和短路容量96.5 计算k-2点(0.4KV侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量97 变电所一次设备的选择与校验107.1 10KV侧一次设备的选择校验107.2 380侧一次设备的选择校验117.3 高低压母线

9、的选择118 变电所进出线的选择与校验118.1 10KV高压进线和引入电缆的选择128.2 380V低压出线选择129 变电所的电能计量回路1410 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定1510.1 变电所二次回路方案的选择1510.2 变电所的保护装置1611 变电所的防雷保护与接地装置的设计1911.1 变电所的防雷保护1911.2 变电所公共接地装置的设计1912 结束语21致 谢22参考文献23附 录24某化工厂总变配电所供电系统初步设计1 绪论1.1 工厂供电的意义众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，也易于转换为其他形式的能量以供应

10、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，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。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。 本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行与管理，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接线方案及高低设备与进出线。供电设计首先要确定供电系统并进行用电负荷计算，然后

11、将设计的供电系统图及用电容量向供电部门申请。申请用电容量的大小应满足生产需要，也要考虑到节省投资和节约能源，这就要求设计者对工艺专业和公用专业用电负荷系数有足够的把握。在设计计算中除了查找资料外，还必须借助于设计者在实践中长期积累的经验数据。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，文献1提出必须达到下列基本要求：a. 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事故。b. 可靠：应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。c. 优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。d. 经济：供电系统的投资要省，运行费用要低，并尽可能节约电能和

12、减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾全局和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适当发展。供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和规范，具体如下：a. 必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电性质、用电容量、供电特点和地区的供电条件，合理设计方案。b. 应做到保障人生安全、供电可靠、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中符合国家有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。 本设计书共分部分，包括：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和形式选择、变电所主变压器的台数、类型容量及主接线方案的选择、短路电流的计算、变电所一次设备

13、的选择与校验、变电所电气主结线图、电所二次回路方案的选择及继电保护的整定、防雷保护和接地装置的设计。1.2 全厂用电设备情况 负载大小各车间负荷统计见表1-1.表l-1 工厂负荷统计资料车间号车间负荷类型设备容量（千瓦）需要系数功率因数1铸造车间()动力2500.30.67照明50.712锻压车间()动力3000.250.58照明60.7513金工车间()动力3500.350.67照明70.814电镀车间()动力3600.540.69照明80.8815热处理车间()动力2800.330.7照明90.8716装配车间()动力4200.240.65照明80.7517机修车间()动力2400.380

14、.8照明70.818工具车间()动力2000.420.75照明60.8319锅炉房()动力3400.360.73照明50.78110仓库()动力1800.320.66照明60.85111生活区3800.750.88 负荷类型该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。a. 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4500h，日最大负荷持续时间为6.5h。b. 全厂负荷分布：见厂区平面布置图。（图1-1）图1-1 厂区平面布置图1.2.3 电源情况a. 工作电源按照工厂与当地供电部门签

15、订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。b. 备用电源为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。c. 功率因素当以10KV供电时，根据不同的车间，功

16、率因数的要求值不一样。车间的照明负荷功率因数都为1。详见表一。d. 电价本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。基本电费：按主变压器容量计为18元/kVA；电度电费：动力电费为0.20元/kWh，照明电费为0.50元/kWh.e. 工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费6-10kV为800元/kVA。2负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算负荷计算的目的是为了合理选择配电系统各组成部分，如导线、电缆、变压器、开关等。一般采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，然后相加（

17、见表2-1）。表2-1 总降压变电所负荷计算表车间号车间负荷类型设备容量（KW）需要系数功率因数有功功率（KW）无功功率(KVA)1铸造车间动力2500.30.677583.1照明50.713.502锻压车间动力3000.250.5875105.3照明60.7514.503金工车间动力3500.350.67122.5135.7照明70.815.604电镀车间动力3600.540.69194.4203.9照明80.8817.0405热处理车间动力2800.330.792.494.3照明90.8717.8306装配车间动力4200.240.65100.8117.8照明80.751607机修车间动力

18、2400.380.891.268.4照明70.815.608工具车间动力2000.420.758474.1照明60.8314.9809锅炉房动力3400.360.73122.4114.6照明50.7813.9010仓库动力1800.320.6657.666.6照明60.8515.1011生活区3800.750.88285153.8小计（380V侧）1288.351217.62.2 车间无功功率补偿容量的计算电力部规定，无带负荷调整电压设备的工厂需要系数必须在0.9以上。为此，一般工厂均需安装无功功率补偿装备，以改善功率因数。低压补偿容量用下式确定：=1030.68tan(arccos 0.71

19、)-tan(arccos 0.92)=577kvar （2-1）式中为月平均有功负荷系数，在0.70.9之间；补偿前均权功率因数角的正切值；为补充后低压侧必须达到的功率因数角的正切值。由表1-1可知，该厂380侧最大负荷是的功率因数只有0.71。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.9。考虑到主变电器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：不同的的数值可查阅相关表：计算结果见表2-2选择PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，每屏共84kvar，采用6步控制，每步投

20、入14kvar。采用其方案1（主屏）1台和方案3（辅屏）6台相组合，总共容量是84kvar*7=588kvar(如图3-1）。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表所示。表2-2 无功功率补偿容量的计算项目cos计算负荷P30/KWQ30/kvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.711030.681034.961460.632219.3380V侧无功补偿容量-588380V侧补偿后负荷0.921030.68446.961123.421706.9主变压器功率损耗0.015S30=16.80.06S30=6710KV侧负荷总计0.91047.48513.96116

21、6.7767.373 变电所位置和型式的选择与设计根据厂区的范围和负荷分布情况，全场可设置一个总降压变电所来满足伸长需要。总降压变电所位置和供电的可靠性、经济性以及电压质量密切相关，现则变电所地址时应该注意以下几点：a. 接近负荷中心；b. 进出线要方便，高压架空进出线走廊的位置应与变电所位置同时确定，高压架空线路要有一定的走廊宽度；c. 便于主变压器等大型设备的运输；d. 不应妨碍企业的发展，有扩建的可能；e. 远离污染源或位于污染源上风侧；f. 躲开低洼地区和剧烈震动环境；g. 屋外变、配电设备与其它工业建筑物间保持一定的防火间距；h. 与附近的冷却塔、喷水池之间，保持一定的距离。综合上要

22、选择要求，最重要一点是变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，其中P为功率，X，Y为到变电所的距离，计算公式为：X= (P1X1+P2X2+P3X3+)/( P1+P2+P3+）=(PiXi)/ Pi,Y=（P1Y1+P2Y2+P3Y3）/(P1+P2+P3+) =(PiYi)/ Pi。P1(2.1,5.5),P2（2.1,3.5），（2.1,1.9），（4.4,6.8），（4.4,5.2），（4.4,3.5），（5.5,6.0），（7.0,2.4)，（7.7,3.7），（4.4,1.9），（8.3,5.2），（10.0，7.40）X= (P1X1+P2X2+P3

23、X3+)/( P1+P2+P3+）=(PiXi)/ Pi=537.21/80.76=6.65Y=（P1Y1+P2Y2+P3Y3）/(P1+P2+P3+) =(PiYi)/ Pi=470.69/80.76=5.83计算：X=6.65 Y=5.83由计算结果可知，工厂的负荷中心在2，4，5，7，8号车间之间。考虑到方便进出线，周边环境及交通情况，决定在7号车间的西侧仅靠车间修建工厂变电所，其形式为附设式。图3-1 PGJ型低压无功功率自动补偿屏的接线方案4 变电所主结线方案的设计根据设计任务书的要求，本厂多数车间为两班制，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。主结线的设计

24、必须满足工厂电气设备的上述要求。故可设计下列两种主结线方案：a. 装设一台主变压器的主结线方案 b. 装设两台主变压器的主结线方案 c. 两种主结线方案的计算经济比较 表4-1两种主结线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案 技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些 经济指标电力变压器的综合投资额由表查得S9-1250单价为10.76万元，而由表查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其投资为2*10.76万

25、元=21.52万元由表查得S9-630单价为7.47万元，因此两台综合投资为4*7.47万元=29.88万元，比1台主变方案多投资8.36万元高压开关柜的综合投资额查表得GG-1A（F）型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4*1.5*3.5万元=21万元本方案采用6台GG1A(F)柜，其综合投资约为6*1.5*3.5万元=31.5万元，比1台主变的方案多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照表计算，主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为4.893万元主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比1台主变的方案多耗2.174

26、万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/KVA计，贴费为1000*0.08万元=80万元贴费为2*630*0.08万元=100.8万元，比1台主变的方案多交20.8万元从上表可以看出，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。5 变电所主变压器台数和容量、类型的选择根据设计方案的选择结果，本厂只设计一台主变压器即可满足需要，根据补偿后的总计算负荷 ，同时考虑工厂5-10年的负荷增长，变压器容量考虑一定的预留，本期工厂负荷能保证变压器运行在60-70%经济负荷区内即可，因此选择

27、型号为：S9-1250/10(6)型主变压器。表5-1 主变压器参数型号S9-1250/10(6)额定容量（kVA）1250联接组标号Yyn0空载电流（%）0.6阻抗电压（%）4.56 短路电流的计算6.1 绘制计算电路：图6-1 计算电路6.2 确定基准值 设Sd=100MVA，Ud=Uc,即高压侧Ud1=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，则 （6-1）6.3 计算短路电路中各元件的电抗标幺值a. 电力系统 （6-2）b. 架空线路 查表，得LGJ-185的x0=0.35/km，而线路长10km，故 （6-3）c. 电力变压器 查表，得UZ%=4.5,故 （6-4）因此绘等效电路图，如

28、图6-2所示图6-2 等效电路6.4 计算k-l点(10kv侧)的短路总电抗及三相短路电流和短路容量a. 总电抗标幺值 （6-5）b. 三相短路电流周期分量有效值 （6-6）c. 其他短路电流 （6-7）d. 三相短路容量 （6-8）6.5 计算k-2点(0.4KV侧)的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量a. 总电抗标幺值 （6-9）b. 三相短路电流周期分量有效值 （6-10）c. 其它短路电流 （6-11） （6-12）d. 三相短路容量 （6-13）以上计算结果综合如表6-1所示.表6-1 短路计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAk-11.621.621.624.

29、132.4531.25k-218.218.218.233.519.812.77 变电所一次设备的选择与校验7.1 10KV侧一次设备的选择校验 表7-1 10KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI30IkishI数据10KV53.7(I1N·T)1.62KA4.13KA3.4一次设备型号规格 额定参数UNINIOCimaxIt高压真空断路器SN10-10I/63010KV630A8KA20KA128高压隔离开关GN8-10/20010KV200A-25.5KA500高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA-电压互感器JDJ-1

30、010/0.1KV-电压互感器JDZJ-10/KV-电流互感器LQJ-1010KV100/5A-255*0.1kA=31.8kA81避雷器FS4-1010KV-户外式高压隔离开关GW4-15G/20015KV200A-7.2 380侧一次设备的选择校验表7-2 380侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI30tima数据380KV1378.25A18.2KA33.5KA231.8一次设备型号规格额定参数UNINIOC低压断路器DW15-1500/3电动380V1500A40KA低压断路器DZ20-630380V630A一般30KA低压断路器DZ2

31、0-200380V200A一般25KA低压到开关HD13-1500/30380V1500A-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V160/5A 100/5A-表7-2所选设备均满足要求7.3 高低压母线的选择 表7-3 6-10KV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸变压器容量/KVA200250315400500630800100012501600高压母线40*4低压母线相母线40*450*560*680*680*8100*8120*102（100*10）2（120*10）中性母线40*450*560*680*680*880*108 变电所进

32、出线的选择与校验8.1 10KV高压进线和引入电缆的选择8.1.1 10KV高压进线的选择校验 采用LJ型铜绞线架空敷设，接往10KV公用干线。a. 按发热条件选择。由I30=I1N·T=53.7A及室外环境温度38，初选LGJ-185，其38时的Ial416AI30，满足发热条件。b. 校验机械强度。查表，最小允许截面Amin=25mm2，因此LGJ-185满足机械强度要求，故改选LJ-35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。 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铜芯电缆直接埋地敷设a. 按发热条件选择。由I30=I1N

33、3;T=53.7A及土壤温度25，初选缆芯为25 mm2的交联电缆，其Ial=90AI30，满足发热条件。b. 校验短路热稳定。按式（5-40）计算满足短路热稳定的最小截面 （8-1）式中的C值由表查得。因此YJL22-10000-3×25电缆满足要求。8.2 380V低压出线选择A. 馈电给1号厂房(铸造车间)的线路采用VV22-1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。a. 按发热条件选择。由I30=356A及地下0.8m土壤温度为25，查表，初选240mm2，其Ial=319AI30，满足发热条件。（注意：如当地土壤温度不为25，则其Ial应乘以表的修正系数。）b. 校验电压

34、损耗。由图所示平面图量得变电所至1号厂房距离约50m，而由表查得240mm2的铜芯电缆的R0=0.1/km(按缆芯工作温度75计)，X0=0.07/km,又1号厂房的P30=160kw,Q30=163.2kvar,因此按式得； （8-2） （8-3）满足允许电压损耗5%的要求。c. 短路热稳定度校验。按式(17)求满足短路热稳定度的最小截面 （8-4）式中tima变电所高压侧过电流保护动作时间按0.5秒整定(终端变电所)，再加上断路器断路时间0.1秒，再加0.05秒(参看式5-33)。由于前面所选120mm2的缆芯截面小于Amin，不满足短路热稳定度要求，因此改选缆芯150mm2 的聚氯乙烯电

35、缆，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆(中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同)。B. 馈电给2号厂房(锻压车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。(方法同上，从略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。C. 馈点给3号厂房(金工车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，从略)缆芯缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。D. 馈电给4号厂房(电镀车间)的线路 由于就在变电

36、所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线BLV-1000型5根(3根相线、一根中性线、一根保护线)穿硬塑料管埋地敷设。a. 按发热条件选择。由I30=199A及环境温度(年最热平均气温)26，相线截面初选120mm2,其Ial215AI30，满足发热条件。按规定，中性线和保护线也选为120mm2，与相线截面相同，即选用BLV-1000-1×120mm2塑料导线5根穿内径25mm的硬塑料管。b. 校验机械强度。查表，最小允许截面Amin=1.0mm2因此上面所选120mm2的相线满足机械强度要求。c. 校验电压损耗。所选穿管线，估计长度50m，而表查得R0=0.18/km，

37、X0=0.083/km,又仓库的P30=82.4KW,Q30=101.33kvar,因此 （8-5） （8-6）满足允许的电压损耗5%的要求。E. 馈点给5号厂房(热处理车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，从略)缆芯缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。F. 馈电给6号厂房(装配车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。G. 馈电给7号厂房(机修车间)

38、的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。H. 馈电给8号厂房工具车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。I. 馈电给9号厂房(锅炉房)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。J. 馈电给

39、10号厂房(仓库)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。K. 馈电给生活区的线路 采用LJ型铜绞线架空敷设。a. 按发热条件选择。由I30= 365及室外环境温度为33，查表，初选LJ-150，其33时的Ial390AI30，满足发热条件。b. 校验机械强度。查表，最小允许截面Amin=16mm2，因此LJ-185满足机械强度要求。c. 校验电压损耗。由图1所示平面图量得变电所枝生活区负荷中心约80m，而由表查得LJ-185的R0=0.23/km，X0=0.

40、31/km (按线间几何均距0.8m计)，又生活区的P30=240kW，Q30=0kvar，因此满足要求。中性线采用LJ-70铜绞线。表8-1 变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线货电缆的型号规格10KV电源进线LJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22-10000-3*25交联电缆(直埋)380V低压出线至1号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22-1000-3*240+1*12

41、0四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至6号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV22-1000-3*240+1*120四芯塑料电缆（直埋）至生活区四回路3*LJ-70+1*LJ-70(三相四线架空)9 变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和

42、无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数，计量柜由上级供电部门加封和管理。由于本设计要求10kV侧计量，故变电所10kV侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。原理电路如图9-1。图9-1 变电所的电能计量回路原理图10 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定10.1 变电所二次回路方案的选择工厂变配电所的二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的电路，亦称二次系统，包括继电保护、控制系统、信号系统、监测系统和自动化系统等。二次设备是指对一次设备的工作进行监测

43、、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。由二次设备相互连接,构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。二次回路在电力系统的安全运行中起着极其重要的作用。对于变电所二次回路中设备的选择，出口中间继电器应选用不易“误碰”的继电器,不宜选用带试验按钮的继电器,并且应与同屏其他继电器明显区别。330500 KV变电所的控制电缆宜采用0. 63 /1kV级的绝缘水平。用于集成电路型、微机保护的。端子排应选用由阻燃材料构成且导电部分为铜质的产品,不应选用导电部分为铁质的端子排,如果在户外使用应采用防潮能力较好的产品。目前有些二次设计中往往只

44、注意空气开关的额定电流选择而忽视了时间/电流脱扣特性曲线所带来的级间的选择性,级与级间应选用同一种类脱扣特性的微型断路器,注意级间额定电流与动作电流的组配。如果要在直流回路中采用交流空开,应注意空开动作电流的变动和绝缘是否满足要求,具体可查阅有关产品手册。电流、电压和信号接点引入线,应采用屏蔽电缆,屏蔽层在开关场与控制室同时接地。目前有些二次设计中往往只注意空气开关的额定电流选择而忽视了时间/电流脱扣特性曲线所带来的级间的选择性,级与级间应选用同一种类脱扣特性的微型断路器,注意级间额定电流与动作电流的组配。如果要在直流回路中采用交流空开,应注意空开动作电流的变动和绝缘是否满足要求,具体可查阅有

45、关产品手册。10.2 变电所的保护装置 主变压器的继电保护装置A.瓦斯保护：预防变压器铁壳内部短路和油面降低。轻瓦斯动作于信号；重瓦斯动作于跳闸。当变压器的油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。B. 装设反时限过电流保护 。采用GL15型感应式电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。a. 过电流保护动作电流的整定 利用公式IOP=(Krel*KW/kREKI)IL.MAX,其中ILmax=2I1N.T=2*1000kVA/(1.732*10kV)=2*53.7A=107.4A,Krel=1.3,KW=1,KRE=0.8,Ki=

46、100/5=20，因此动作电流为：IOP=（1.3×1）÷（0.8×20）×107.4=8.73A整定为9A。b. 过电流保护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s.c. 过电流保护灵敏系数的检验：利用公式SP=Ik.min/IOP.11.5,其中Ik.min=I(2)K-2/KT=0.866×18.2kA/(10kV/0.4kV)=0.63kA,IOP-1=IOPKi/ KW=9A×20/1=180A,因此其保护灵敏系数为：SP=632/180=3.

47、511.5满足灵敏系数1.5的要求。C. 装设电流速断保护。利用GL15的速断装置。a. 速断电流的整定：利用公式Iqb=(Krel*KW/KiKT)Ik.max其中Ik.max= I(3)K-2=18.2, Krel=1.4, KW=1, Ki=100/5=20,KT=10/0.4=25,因此速断电流为：Iqb=（1.4×1）/(20×25)×18210=36.42A 速断电流整定为Kqb=Iqb/IOP=36.42/9=4.05b. 电流速断保护灵敏系数的检验：利用公式SP=Ik.min /Iqb.12其中Ik.min=I(2)K-2/KT=0.866

48、5;18.2Ka=1.58kA, Iqb.1= Iqb Ki/ KW=36.42×20/1=728.4A，因此其保护灵敏系数为：SP=1580A/728.4A=2.1按GB50062-92规定，电流保护（含电流速断保护）的最小灵敏度系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏系数是达到要求的，而且按JBJ6-96和JGJ/T16-92的规定，其最小灵敏系数为2，在这里装的电流速断保护灵敏系数是达到要求的。图10-1 10kV电力线路继电保护原理图KA15电流继电器（DL-11） KT时间继电器（DS-112C）KS13信号继电器（DX11）KM中间继电器 TA1、TA2电流互感器T

49、AN零序电流互感器 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置A. 装设反时限过电流保护 亦采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器湿结线，去分流跳闸的操作方式。a. 过电流保护动作电流的整定利用公式IOP=(Krel*KW/kREKI)IL.MAX,，其中IL.MAX=2I30取I30=0.6×67.37A=40.4A，Krel=1.3, KW=1, Ki=50/5=10,KT=10/0.4=25因此动作电流为IOP=（1.3×1）÷（0.8×10）×2×32.67=10.6A整定为10A。b. 过电流保护动作时间的整定。按终端保

50、护考虑，动作时间整定为0.5s。过电流保护灵敏系数。因无邻近单位变电所10kV母线经联络线至本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏系数，只有从略。B装设电流速断保护。亦采用GL15型速断装置。但是因为邻近单位变电所10kV母线经联络线至本厂变电所高低压母线的短路数据，无法整定计算和检验灵敏系数，只有从略。备用电源自动投入装置主变压器二次侧断路器与10kV备用电源进线断路器组成备用电源自动投入装置（APD），当工作电源失去电压时，备用电源立即自动投入如图10-2所示。备用电源自动投入装置应符合下列要求： a. 保证备用电源在工作电压断开后才投入备用电源。b. 工作电压不论何种原因消失时，备用

51、电源自动投入装置均应延时动作。c. 手动断开工作电源时，不应起动备用电源自动投入装置。d. 保证备用电源自动投入装置只动作一次。e. 备用电源自动投入装置动作后，如投到故障上，必要时应使保护加速动作。f. 备用电源自动投入装置中，可设置工作电源的电流闭锁回路。图10-2 备用电源自动投入（APD）原理电路QF1主变二次侧断路器 QF2备用电源进线断路器 YO合闸线圈KT时间继电器（DS-112C） KO合闸接触器变电所的测量和绝缘监察回路变电所10kV高压侧装有电压互感器-避雷器柜，其中电压互感器为3个JDJJ2-35型组成Y0/Y0/（开口三角）的结线，用以实现电压测量和绝缘监察。图10-3

52、 母线的电压测量和绝缘监察原理图TV电压互感器QS高压隔离开关及其辅助触点PV电压表SA电压转换开关KV电压继电器KS信号继电器WC控制小母线WS信号小母线WFS预报信号小母线11 变电所的防雷保护与接地装置的设计11.1 变电所的防雷保护 直击雷防护在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。如变电所的主变压器装在室外或有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护范围以内时，则可不另设独立避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻Re<10。通常采用36根长2

53、.5m、直径50mm的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌圆钢，长11.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上距离。 雷电侵入波的防护为了保护10kV馈电线，在10kV I、II段母线处各装设GG-1A(F)-54型开关柜，其中配有FS4-10型阀式避雷器。11.2 变电所公共接地装置的设计 接地概述.1 接地与接地装置 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的