C机械厂变电站设计

C机械厂变电站设计目录中文摘要 设计原始资料1.1工厂的总平面布置图图1-1C机械厂总平面布置图1.2工厂情况本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件10000t，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。厂各车间负荷情况及车间变电所的容量如表1-1所示。表1-1各车间和车间变电所负荷计算表（380V）序号车间名称设备容量Kdcosφtanφ计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量kVA1铸钢车间20000.40.65N0-12铸铁车间15000.40.70N0-2砂库1100.70.601×小计（K∑=0.9）1×3铆焊车间13000.30.45N0-31#水泵房500.750.81×小计（K∑=0.9）1×4空压站4000.850.75N0-4机修车间3910.250.651×锻造车间2500.30.551×木型车间1860.350.601×制材场200.280.601×综合楼200.901×小计（K∑=0.9）1×5锅炉房3000.750.80N0-52#水泵房280.750.801×仓库（1、2）1000.30.651×污水提升站140.650.801×小计（K∑=0.9）表1-2各车间6kV高压负荷计算表序号车间名称高压设备名称设备容量Kdcosφtanφ计算负荷1铸钢车间电弧炉2×12500.90.872铸铁车间工频炉2×2000.80.93空压站空压机2×2500.850.85小计1.3工厂供用电协议(1)工厂电源从供电部门某220/35kV变电站以35KV双回架空线路引入本厂提供电源，其中一条线路作为工作电源，另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距厂东侧8km。(2)电力系统短路数据，如表1-3所示。其供电系统图，如图1-2所示。表1-3区域变电站35kV母线短路数据系统运行方式系统短路容量系统运行方式系统短路容量最大运行方式Soc·max=200MVA最小运行方式Soc·min=175MVA图1-2供电系统图(3)供电部门对工厂提出的技术要求。①区域变电站35KV馈电线路的定时限过电流保护整定的时间top=2s，要求工厂总降压变电所的保护的整定时间不大于1.5s。在工厂35kV电源侧进行电能计量。③工厂最大负荷时功率因数应不低于0.9。本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为7000h，属二级负荷。2负荷计算及功率补偿2.1负荷计算的方法和内容（一）计算单组用电设备负荷的计算公式1.有功计算负荷（单位为kW）的计算公式为(2-1)式中，Pe为用电设备组的设备容量（不含备用设备容量，单位为kW）。Kd为用电设备组的需要系数。2.无功计算负荷（单位为Kar）计算公式为(2-2)式中，为对应于用电设备组的正切值。3.视在计算负荷（单位KVA）的计算公式为(2-3)4.计算电流（单位为A）的计算公式为(2-4)式中，为用电设备组的额定电压（单位为kV）。（二）多组用电设备计算负荷的计算公式1.有功计算负荷（单位为KW）的计算公式为(2-5)式中∑Pi为所有设备组有功计算负荷P之和；K∑·P为有功负荷同时系数，取0.85～0.95。2.无功计算负荷（单位为Kar）的计算公式为(2-6)式中∑Qi为所有设备无功计算负荷Q之和；K∑·q为无功负荷同时系数，可取0.9～0.97。3.视在计算负荷（单位为KVA）的计算公式为(2-7)4.计算电流（单位为A）的计算公式为(2-8)表1-1各车间和车间变电所负荷计算表（380V）序号车间名称设备容量Kdcosφtanφ计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量kVAPQSI1铸钢车间20000.40.651.178009361230.81870.0N0-11×16002铸铁车间15000.40.701.02600612857.11302.2N0-21×2500砂库1100.70.601.3377102.4128.3194.9小计（K∑=0.9）__0.691.05609.3642.9885.81345.83铆焊车间13000.30.451.99390776.1866.71316.8N0-31×10001#水泵房500.750.80.7537.528.146.971.2小计（K∑=0.9）__0.422.16384.8822.2907.81379.34空压站4000.850.750.88340299.2453.3102.6N0-41×1000机修车间3910.250.651.1797．8114.4150.4228.5锻造车间2500.30.551.5275114136.4207.2木型车间1860.350.601.3365.186.6108.5164.9制材场200.280.601.335.67.59.314.1综合楼200.90.71.021818.425.731小计（K∑=0.9）__0.681.08541.3576.0790.41200.95锅炉房3000.750.800.75225168.8281.3427.3N0-51×4002#水泵房280.750.800.752115.826.339.8仓库（1、2）1000.30.651.173035.146.270.1污水提升站140.650.800.759.16.811.417.3小计（K∑=0.9）__0.780.80256.6203.8327.7497.9表1-2各车间6kV高压负荷计算表序号车间名称高压设备名称设备容量Kdcosφtanφ计算负荷1铸钢车间电弧炉2×12500.90.870.5722501282.32586.2248.92铸铁车间工频炉2×2000.80.90.48320153.6355.634.23空压站空压机2×2500.850.850.62425263.550048.1小计___0.870.5729951699.63443.6331.3用表1-2数据进行如下计算：380V侧负荷计算6kv侧负荷计算2.2无功补偿及其计算按照我国原电力工业部1996年颁布实施的《供电营业规则》：“用户在提高用电自然功率因数的基础上，按有关标准设计和安装无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功电力倒。除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到以下规定：送100kVA及以上的高压供电的用户，功率因数为0.9以上。其他电力用户和大中型电力排灌站等，功率因数为0.80以上。农业用户，功率因数为0.80。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电企业可拒绝接电。对已送电的用户，供电企业应督促和帮助用户采取措施，提高功率因数。不能达到上述规定的用户，供电企业可中止或限制供电。因此工厂的功率因数达不到上述要求时，必须增设无功功率的人工补偿装置。补偿装置可分串联补偿装置和并联补偿装置两类。1、串联补偿装置（1）对110kV及以下电网中串联电容补偿装置，主要用于减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电水平和质量。而在闭合电网中，则主要用于改善潮流分布，减少有功损耗。用于110kV及以下电网，当线路没有分支线时，装在线路末端的变电所；当线路上有多个负荷分支线时，将串联补偿装置设在线路总压降约一半的附近变电所内。（2）对220kV及以上电网中的串联电容补偿装置，利用其电容抵消部分线性电感，相当于缩短线路的长度，增强系统的稳定性，提高输送能力。一般将串联补偿装置与线路中间的开关站或变电所合建在一起。当无中间开关站或变电所时，才将串补偿装置设在末端变电所中。2、并联补偿装置并联补偿装置分并联电容补偿装置、静补装置、并联电抗补偿装置和超高压并联电抗器和调相机等。(1)并联电容装置又可分断路器投切和晶闸管投切的并联补偿装置。它们向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电网电压。同时还设计交流滤波装置，在向电网提供可阶梯调节的容性无功时，给电网的滤波电流提供一个阻抗近似为零的通路，以降低母线谐波电压正选波形畸变率，进一步提高电压质量和抗干扰能力。当装设电容补偿装置引起的高次谐波含量超过允许值时，应在回路中设置串联电抗器，也可兼做限制涌流电抗器，需要限制短路电流时，还可兼做限流电抗器。串联电抗器宜选用干式空心电抗器。(2)静补偿是采用晶体管器件构成高效的无功静补装置，它向电网提供可快速无级、连续调节的容性和感性无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性和降低工频过电压的功能。调相机是以往用得较多的补偿装置向电网提供无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。调相机克为专用的也可由同容量的汽轮发电机改造为调相运行机组，因它是旋转机械，运行管理维护工作量大，建筑物也较大，故目前已经很少采用。以上静补装置都是直接连接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变（配）电所、换流站的母线上。此外，在发电厂有时将发电机改作调相机；在变电所中，或可将并补偿装置连接在110kV母线上。（3）并联电抗补偿装置。它向电网提供可阶梯调节的感性无功，补偿电网的剩余容性无功，保证电压稳定在允许范围内。它一般连接在大型发电厂或变电所的35kV及以下的电压母线上，在发电厂中它常接在联络变压器的低压侧。在变电所中它常接在主变压器的低压侧。（4）超高压并联电抗器，并联在330kV及以上超高压线路上，补偿输电线路的充电功率，以降低系统的工频过压水平，并兼有减少潜供电流，便于系统并网，提高供电可靠性等功能。超高压并联电抗器一般并接在需要控制工频过电压幅值的线路中间或末端，常设置在线路中间开关站或变电所中，有时也和串补装置同时安装在变电所或开关站中。在高压输电线路上串联电容器补偿装置，利用其电容抵消部分线性电感，相当于缩短线路的长度，曾强系统的稳定性，提高输送能力。该变电所为35kV将压变，35kV双回输电线路长8KM，考虑成本投资方面，在此不考虑装设串联电容器补偿装置。。本设计，6KV侧功率因数不满足设计要求因此需要进行无功补偿。无功功率人工装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。并联电容器无功功率补偿容量（单位为Kar）的计算公式为：(2-9)式中为工厂变电所6KV侧的有功计算负荷，单位为KW；为对应于补偿前功率因数的正切；为对应于补偿后应达到的功率因数的正切；据上式进行计算(取补偿后的功率因数为0.92)：Qc=5648.5×（0.90－0.43）=2654.8Kar，选并联电容器无功补偿柜，容量为3000Kar。无功补偿后，设变电所高压侧的有功负荷不变，仍为5648.5KW，则无功计算负荷为：Q′=（5126.7-3000）Kar=2126.7(Kar)，则6165.7(KVA)。6KV侧额定电流变压器的功率损耗为：PT=0.015=0.015×6165.7=92.5KWQT=0.06=0.06×6165.7=369.9Kar35kV侧负荷计算：3变电所及主接线方案的选择3.1变电所所址的选择（一）变电所和配电所的所址选择应根据如下要求进行综合考虑确定：接近负荷中心；进出线方便；接近电源侧；设备吊装和运输方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。如无法远离时，不应设在污染源下风侧；不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且也不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设置设计规范》的规定；不应设在地势低洼和可能积水的场所；高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。此外《10kV及以下设计规范》还规定：装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。多层建筑中，装有可燃性油的电气设备，变配电所应配置在底层靠外墙部位，切不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁。高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的变配电所，当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，切不应设在人员密集场所的正上方、正下方等。（二）变电所和配电所型式选择①变电所分屋内式和屋外式这两大型式，屋内式运行维护方便，占地面积少。35kV变电所宜用屋内式。②配电所一般为独立式建筑物，负荷较大的车间，宜设附设式或半露天式变电所。负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，宜设车间内变电所或组合式成套变电站。根据上面的要求，本设计结合该工厂的负荷情况和工厂的布局，选择该厂的锅炉的西南角作为总降压变电所的所址，其变电所所址示意图如下图3-1所示。由于屋内式配电装置安装方便、运行可靠，故本设计总降压变电所35KV采用屋内式配电装置。根据各车间的地理位置、车间建筑物结构、周围环境和车间负荷等情况，本设计详细考虑了各个车间的变电所形式，三个变电所设于主要供电负荷车间，并位于一个厂房中。故采用独立式，以保证供电安全。工厂的总平面布置图图1-1C机械厂总平面布置图3.2变压器台数和变配电所主接线的选择原则（一）变电所主变压器台数的选择主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。符合下列条件之一时，易装设两台及以上主变压器:1）有大量一级或二级负荷。2）季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。3）集中负荷较大，例如大于1250KVA。其他情况下宜装设一台主变压器。（二）变电所主变压器容量的选择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考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台主变压器型号采用S9型，容量选用SN·T=8000KV·A>=6405.8KV·A，即选一台S9-8000/35型低损耗双绕组电力变压器。（2）装设两台主变压器装设两台主变压器的变电所，每台变压器容量SN·T应同时满足以下两个条件：

①任一台单独运行时，每台主变压器容量SN·T不应小于总的计算负荷的60%～70%，即SN·T≈（0.6～0.7）②每台主变压器容量SN·T不应小于全部一、二级负荷的计算负荷之和S(Ⅰ+Ⅱ)，即SN·T≥S(Ⅰ+Ⅱ)，由于S’高=6405.7KV·A，因为该厂都是二级负荷则按条件2选变压器。③SN·T≥（0.6～0.7）×6405.7=（4576.9～14305339.7.92）KV·ASN·T≥S（Ⅰ+Ⅱ）=6165.7KV。从经济方面考虑主接线选一台主变压器比较合适但考虑到该厂负荷二级负荷为了保证用电可靠性因此选两台S9-6300/35型低损耗双绕组变压器。主变压器的型式为油浸式变压器，联结组别均采用Dyn11。(三)变配电所主接线的选择原则变配电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质的因素综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。1.安全性（1）在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。（2）在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。（3）在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。（4）35kV以上的线路末端，应装设与隔离开关联锁的接地刀闸。（5）变配电所高压母线上级架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。2.可靠性（1）变配电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对于二级负荷，应由两回路或一回35kV及以上专用架空线或电缆供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆并联供电，且每根电缆应能承受100%的二级负荷。（2）变配电所的非专用电源进线侧，应装设短路保护的断路器或负荷开关和熔断器。当双电源供多个变配电所时，宜采用环网供电方式。（3）对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总配电所采用放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电。（4）变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当低压侧为单母线分段，且有自动切换电源要求时，低压总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。3.灵活性（1）变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线方式。（2）35kV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形接线和线路-变压器组接线。（3）需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装高压断路器或高压负荷开关。（4）变电所的主接线方案应与主变压器的经济运行要求相适应。（5）变配电所的主接线方案应考虑到今后的增容扩展，特别是出线柜便于添置。4.经济性（1）变配电所的主接线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单。最好变电所的高压侧用断路器较少或不用断路器的方案。（2）变配电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。（3）中小型工厂变电所，一般可采用高压少油断路器。在需频繁操作的场合及高层建筑内变电所，则宜采用真空断路器或SF6断路器。（4）工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电能表用。（5）应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因数达到规定的要求。从技术和经济两方面综合考虑主接线选择双电源进线单母分段的主接方式。4短路电流计算及一次设备的选型4.1短路电流的计算4.1.1概述工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于各种原因，也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是不同电位的导电部分之间的短接。造成短路的主要原因是电气设备的载流部分绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行、绝缘老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿或设备绝缘正常而被过电压击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。在供电系统的设计与运行中，不仅要考虑正常工作状态，还要考虑可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危害最大的故障是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的大幅降低等。因此短路电流计算是电气主结线的方案选择、电气设备选型、载流导体的选择、接地计算以及继电保护选择和整定的基础。由于短路后，电路的阻抗比正常运行时电路的阻抗小的多，所以短路电流一般比正常电流要大几十倍甚至几百倍。在大的电力系统中，短路电流可达几万安培甚至几十万安培。这样大的短路电流将对供电系统产生极大的危害：（1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度而使故障元件以及短路电路中的其他元件损坏；（2）短路时电压要骤降，严重影响电气设备的正常运行；（3）短路时要造成停电事故，而且越靠近电源，由短路引起的停电的范围越大，给国民经济造成的损失也就越大；（4）严重的短路会影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步甚至造成系统的解列；（5）单相接地短路，短路电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通讯线路，信号系统及电子设备等产生严重干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是非常严重的。因此必须设法尽力消除可能引起短路的一切因素。同时需要进行相应的短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使电气设备具有足够的动稳定性和热稳定，以保证在发生可能有的最严重的短路时设备不致损坏。为了选择能切除短路故障的开关电气元件、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，必须计算短路电流。4.1.2短路电流的计算1.定短路计算基准值设基准容，基准电压，，则2.最大运行方式下（1）绘制计算电路，如图4-1所示。图4-1短路点标志图（2）计算短路电路中各元件的电抗标幺值1)电力系统的电抗标幺值2)架空线路的电抗标幺值查表得，因此3)电力变压器的电抗的标幺值查表得Uz（3）计算k-1、k-2、k-3、k-4、k-5、k-6点的短路电路总电抗标幺值、三相短路电流及短路容量1)k-1处的短路计算其他三相短路电流及三相短路容量2)k-2处的短路计算其他三相短路电流及三相短路容量3)k-3处的短路计算其他三相短路电流及三相短路容量4)k-4处的短路计算其他三相短路电流及三相短路容量5)k-5处的短路计算其他三相短路电流及三相短路容量6)k-6处的短路计算与k-6处同省略计算7)k-7处的短路计算其他三相短路电流及三相短路容量3.最小运行方式下：（1）绘制计算电路，如图所示。图4-2最小运行方式下短路标志图（2）计算短路电路中各元件的电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值2）架空线路的电抗标幺值查表得，因此3）电力变压器的电抗标幺值查表得Uz（3）系统在最小运行方式下k-1、k-3、k-4、k-5、k-6、k-7点的短路电路总电抗标幺值、三相短路电流及短路容量的计算方法与最大运行方式下相同故可省略。表4-1系统最大运行方式时短路计算表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-12.22.22.25.63.3140.8k-27.17.17.118.710.776.9k-329.429.429.454.144.420.4k-436.936.936.967.940.225.6k-524.824.824.845.627.017.2k-624.824.824.845.627.017.2k-711.411.411.420.712.48.1 表4-2系统最小运行方式时短路计算表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-12.02.02.05.03.0128.2k-26.56.56.516.69.871.4k-328.928.928.953.243.620k-436.136.136.166.454.525k-524.824.824.845.627.017.2k-624.824.824.845.627.017.2k-711.411.411.421.017.27.94.2变电所一次设备选择及校验4.2.1一次设备选择与校验的条件与项目为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：（1）按正常工作条件包括电压、电流、频率计开断电流等选择。 （2）按短路条件包括动稳定和热稳定条件进行校验。（3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求（4）按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确度级等进行选择。4.2.2按正常工作条件选择原则（1）按工作电压选择设备的额定电压UN·e一般不小于所在系统的额定电压UN,即UN·e≥UN同时，按GB/T22033-1999《高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求》规定，高压设备的额定电压应按其允许的最高工作电压来标注，因此高压设备的额定电压（最高工作电压）UN·e应不小于其所在系统的最高电压UMAX,即UN·e≥UMAX（2）按工作能力选择设备的额定电流IN·e不应小于所在电路的计算电流I30，即IN·e≥I30（3）按断流能力选择设备的额定开断电流IOC或断流容量SOC，对分断短路电流的设备（如断路器）来说，不应小于它可能分断的最大短路电流有效值Ik(3)或短路容量Sk(3),即IOC≥Ik(3)SOC≥Sk(3)对于分断负荷电流的设备（如负荷开关）来说，则为IOC≥IOL·max其中IOL·max为最大负荷电流。4.2.3按短路条件校验原则短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时的动稳定和热稳定。校验短路动稳定时，当短路计算点附近（隔有变压器者除外）接有较大容量（大于100kW）的交流电动机或电动机组时，或按GB50054-1995《低压配电设计规范》规定，电动机组额定电流之和超过短路电流的1%时，应考虑这些电动机组在短路时反馈冲击电流的影响。交流电动机短路时的反馈冲击电流ish·M可按下式计算：ish·M=CKsh·MIN·M式中IN·M为电动机的额定电流；Ksh·M为电动机的短路冲击系数，对3～10kV电动机可取为1.4～1.6，对380V电动机则取为1；C为电动机的反馈冲击倍数，感应电动机取6.5，同步电动机取7.8，同步补偿机取10.5。（1）隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验①稳定校验条件imax≥ish(3)或IMAt≥Ish(3)式中imax、IMAX为开关的极限通过电流（又称动稳定电流）峰值和有效值，单位为kA；ish(3)、Ish(3)开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA）。②稳定校验条件It2t≥I∞(3)2tima式中It为开关的热稳定电流有效值，单位为kA；t为开关的热稳定试验时间，单位为s；I∞(3)为开关所在处的三相短路稳态电流，单位kA；tima为短路发热假想时间，单位为s。短路发热假想时间tima一般按下式计算：tima=tk+0.5s在无限大系统中=，因此tima=tk+0.5s式中tk为短路持续时间，采用该电路主保护的动作时间加对应的断路器全分闸时间。当tk≥1s时，tima=tk。（2）电流互感器的短路稳定度校验①稳定度校验条件imax≥ish(3)或KesI1N×10-3≥ish(3)式中imax为电流互感器的动稳定电流，单位为kA；I1N为电流互感器的一次额定电流，单位为A；Kes为电流互感器的动稳定电流倍数（对I1N）。4.2.4变电所主接线电气设备的选择及校验35kV高压隔离开关的选择35侧的电气条件：查电气选型手册初选高压隔离开关GW4-35/60035kV高压隔离开关的校验故所选型号GW4-35/600的隔离开关符合要求35kV断路器的选择及校验查电气选型手册初选高压少油户外断路器SW3-35I/600故所选型号SW3-35I/600的隔离开关符合要求35kV保护线路熔断器的选择及校验查电气选型手册初选高RW-35/200故所选型号RW-35I/600的熔断器符合要求35kV电流互感器的选择及校验查电气选型手册初选电流互感器LCZ-35/150动稳定校验热稳定校验故所选型号电流互感器LCZ-35/150符合要求按上述方法进行选择与校验，一次设备的选择与校检结果如下表4-3，表4-4。表4-335kV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数据35kV105.7A2.2kA5.6kA一次设备型号规格额定参数少油户外断路器SW3-35I/60035kV600A6.6kA17kA高压隔离开关GW4-35/60035kV600A——16kA高压熔断器RW-35/20035kV200A——————电压互感器JDJ2-3535/0.1kV————————电压互感器JDZJ2-35————————电流互感器LCZ-3535kV150/5A——避雷器FS4-1010KV————————户内高压隔离开关GN2-35T/400隔离开关35kV400A——14kA(4s)表4-46kV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其它装置地点条件参数数据6kV593.3A6.5kA16.6kA一次设备型号规格额定参数高压真空断路器ZN7-600/6KV6kV600A17.33017.32×4=1197高压隔离开关GN6-6T/6006kV600A—52高压熔断器RN1-1010kV200A———电压互感器JDZ-10(Q)10/0.1kV————电压互感器JDZJ-6————电流互感器LQK6-0.386kV100/5A—2250.1kA=31.8kA1=81避雷器Y5WZ-7.6/276kV————表4-5380V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数据380V6.3KA36.9KA67.9kA一次设备型号规格额定参数低压断路器DW17(ME)-630380V630A50kA____低压断路器DW17(ME)-1600380V1600A50kA____低压断路器DW17(ME)-1605380V1900A50kA____刀开关HD13BX–1500/31380V1500A电流互感器LMZJ1-0.5500V2000/5A——————电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A——————4.3高低压母线的选择母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按长期发热允许电流选择外，其余导体截面一般按经济电流密度选择。按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。年计算费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投资和折旧费以及利息等，对应不同种类的导体的最大负荷年利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度—经济电流密度（）。部分导体的经济电流密度，见下表4-6导体的经济截面可由下式决定：式中—正常工作时的最大持续工作电流。表4-6导体的经济电流密度载流导体名称最大负荷年利用小时数3000以内3000-50005000以上铜导体和母线3.02.251.75铝导体和母线1.651.150.9铜芯3.02.52.0铝芯1.61.41.2橡皮绝缘铜芯电缆3.53.12.735kV侧母线的选择与校验35kV进线为双回路，按经济电流密度选择其截面查表4-3得由计算数据35KV侧母线选取LMY-3(40×4)（1）母线热稳定条件的校验：合格（2）母线动稳定条件的校验：由于选择计算方法相同6KV母线选LMY-3(63×6.3)，即母线尺寸为60mm×6.3mm计算校验过程略。

5变电所进出线的选择计算5.1导线和电缆类型的选择导线和电缆是电能传输的唯一途径，因此合理的选择电缆来保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行是至关重要的。导线的截面越大，电能损耗越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属的消耗量都要增加，因此，从经济方面考虑，可选择一个比较合理的导线截面，既使电能损耗小，又不至于过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属的消耗量。（一）导体材质的选择用作导线和电缆的导电材料，通常有铜和铝两种。铜材的电导率高，约为铝材的1.68倍，铜材的力学性能也优于铝材；但铝材质轻，价廉。工厂固定敷设设用的导线和电缆，现大多采用铜芯导线或铜芯电缆。下列场合采用铜线或铜芯导线和电缆，不得采用铝线或铝芯导线和电缆：1）确保长期运行中高度可靠连接的线路，如重要电源回路、重要的二次回路、电机励磁回路、移动设备及振动剧烈场合的线路。2）有爆炸危险或高温场所的线路。3）对铝有严重腐蚀而対铜腐蚀轻微的场合。4）安全性要求较高的线路，如住宅建筑、高层建筑、重要的公共建筑、大中型计算机房及消防设施等的线路。下列场合应采用铝导线：1）对铜腐蚀严重而对铝腐蚀较轻的环境中线路。2）氨压缩机房的线路。下列场合宜采用铝导线：1）一般的架空线路，宜采用铝绞线或钢芯铝绞线；滨海及有严重盐雾地区的架空线路，可采用防腐性钢芯铝绞线。2）较大截面积的中频线路。（二）电缆外护层的选择电缆外护层包括衬垫层，铠装层和外被层，主要起加强机械强度和防腐蚀的作用。各种电缆外护层及铠装的适用敷设场合参见《工厂供电技术》表8-28.5.235KV高压进线和电缆引线的选择采用LJ型铝绞线架空敷设，接往35kV公用干线。=1\*GB4㈠按经济截面选择，线路的计算电流：查导线型号及参数表，取得，故选择标准截面，即选择LJ-120型铝绞线=2\*GB4㈡校验机械强度查表，最小允许截面，因此LJ-120满足机械强度要求。=3\*GB4㈢电压损耗校验=4\*GB4㈣热稳定校验查表得，LJ-120的允许载流量（环境温度为40℃），I=308A>105.7故满足发热条件。因此35kV架空线选型号为LJ-120=5\*GB4㈤按发热条件选择。查表得，初选缆芯为的交联电缆，其满足发热条件。=7\*GB4㈦校验短路热稳定，由于原始资料给定总变电站的动作时间不超过1.5s，故这里时间取最大值1.5s。因此选YJL22-35000-3×50电缆符合要求。5.36kV进线侧的选择按发热条件选择:I=593.3A，初选缆芯为360的交联电缆，其，满足发热条件。校验短路热稳定:计算满足短路热稳定的最小截面因此选YJL22-6-3×120电缆。 5.4380侧出线的选择380V出线侧的选择（以1号车间变电所为例）(1)1号车间变电所馈电给铸刚车间的线路由于1号车间变电所就在铸刚车间内，而且共一建筑，故采用4回YJL22-1000型交联聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设穿硬塑料管埋地敷设。按发热条件选择:由，查《工厂供电设计指导》表8-42，初选截面为300，其，满足发热条件。校验机械强度校验：查《工厂供电设计指导》表8-34，最小允许截面，因此上面选择的线路满足机械强度要求。校验电压损耗:所选穿管线，估计长度50m，由《工厂供电设计指导》表8-41查得300的交联电缆的（按缆芯工作温度75℃计），，又铸铁车间的=800kW，Q=936Kar满足允许电压损耗5%的要求。(2)2号车间变电所馈电给砂库的线路采用采用交联电缆直埋敷设至车变。按发热条件选择:由查《工厂供电设计指导》表8-42，初选缆芯为95的聚氯乙烯绝缘铝芯电缆，其,满足发热条件。校验短路热稳定。按式（3-49）计算满足短路热稳定的最小截面因YJL22-10000-3×95电缆达不到热稳定要求需改选截面为240。校验电压损耗。由平面图1-1量得2号车间变电所至砂库大约距离为200m，再查《工厂供电设计指导》表8-41得240的聚氯乙烯绝缘铝芯电缆的（按缆芯工作温度75℃计），，又砂库的=77kW，=102kvar，因此有：满足允许电压损耗5%的要求，因此选择VLV22-1000-3×240+1×120的四芯电缆。对于其他的馈电线路选择与校验方法与上同因此省略。各车间变电所至相应的负荷车间电缆型号规格如下表6-11所示。表6-11车间变电所到车间的电缆型号规格线路名称导线或电缆型号规格2号车变至铸铁车间三回路VLV22-1000-3×300+1×150穿硬塑管至砂库VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）3号车变至铆焊车间两回路VLV22-1000-3×300+1×150四芯塑料电缆（直埋）至1#水泵房VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）4号车变至空压站VLV22-1000-3×300+1×150四芯塑料电缆（直埋）至机修车间VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至锻造车间VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至木型车间VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至制材场VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至综合楼VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）5号车变至锅炉房VLV22-1000-3×300+1×150四芯塑料电缆（直埋）至2#水泵房VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至仓库（1、2）VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至污水提升站VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）

6变电所二次方案的选择与继电保护6.1高压断路器的操动机构控制与信号回路断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图6-1所示。图6-1手动操作的断路器控制和信号回路WC－控制小母线WS－信号小母线GN－绿色指示灯RD－红色指示灯R－限流电阻YR－跳闸线圈(脱扣器)KM－继电保护出口接触器QF1～6－断路器QF的辅助触点QM－手动操作机构辅助触点6.2变电所的电能计量回路变电所35kV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，分别计量全场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。6.3变电所的测量和绝缘监察回路变电所35kV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（开口三角）的接线，用以实现电压测量和绝缘监察。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表、三相无功电度表和电流表。高压进线上，亦装有电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表。低压照明线路上，装有三相四线有功电能表。高压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。6.4主变压器的继电保护装置①装设瓦斯保护（其接线图见图6-2）其保护原理如下：当变压器内部发生轻微故障（轻瓦斯）时，瓦斯继电器KG的上触点KG1-2闭合，报警信号动作。当变压器内部发生严重故障（重瓦斯）时，KG的下触点KG3-4闭合，通常是经中间继电器KM动作于断路器QF的跳闸机构YR，同时通过信号继电器KS发出跳闸信号。但KG3-4闭合，也可以利用切换片XB切换，使KS线圈串接限流电阻R，动作于报警信号。由于瓦斯继电器下触点KG3-4在重瓦斯故障时可能有“抖动”（接触不稳定）的情况，因此为了使跳闸回路稳定地接通，断路器能足够可靠地跳闸，这里利用中间继电器KM的上触点KM1-2作“自保持”触点。只要KG3-4因重瓦斯动作闭合，KM就动作，并借其上触点KM1-2的闭合而自保持动作状态，同时其下触点KM3-4也闭合，使断路器QF跳闸。断路器跳闸后，其辅助触点QF1-2断开跳闸回路，以减轻中间继电器触点的工作，而其另一对辅助触点QF3-4则切断中间继电器KM的自保持回路，使中间继电器返回。图6-3变压器瓦斯保护的接线图②装设联差动保护（其原理图，接线图见图6-3、6-4）其保护原理如下：在变压器正常运行或差动保护的保护区外发生短路时，TA1，TA2，TA3的二次电流与TA4，TA5，TA6的二次电流相等或近似相等，则流入继电器KD的电流近似为0，继电器KD不动作。当差动保护区内发生短路或其它故障时，对于单端供电的变压器来说，则TA4，TA5，TA6的二次电流等于0，则等于TA1，TA2，TA3的二次电流，一旦超过继电器KD所整定的动作电流，则KD瞬时动作，然后通过出口继电器KM使断路器QF跳闸，切除短路故障，同时信号继电器KS发出信号。由于变电所的主变压器采用Yd11联结组，这就造成变压器两侧电流在30°的相位差。因此，虽然可通过恰当选择变压器两侧电流互感器的变流比，使互感器二次电流相等，但由于这两个电流之间存在30°的相位差，从而在差动回路中仍然有相当大的不平衡电流，为互感器二次电流。为了消除差动回路中的这一不平衡电流，因此将装设在变压器星型联结一侧的电流互感器接成三角形联结，而将装设在变压器三角形联结一侧的电流互感器接成星型联结，如此连接进行相位差的相互补偿后，即可消除差动回路中因变压器两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。图6-4变压器纵联差动保护的原理电路图7变电所的防雷保护与接地装置的设计7.1变配电所的防雷措施1．装设避雷针或避雷带（网）变配电所及其屋外配电装置，应装设避雷针来防护直击雷。如无屋外配电装置，则可在变配电所的屋顶装设避雷针或避雷带（网）。如果变配电所及其屋外配电装置处在相邻建筑物防雷保护范围内时，可不再装设避雷针或避雷带（网）。独立避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频基地电阻。当有困难时，可将其接地装置与变配电所的主接地线网连接，但避雷针的接地引下线与变电所主接地线网的地下连接至35kv及以下设备与主接地线网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15m.独立避雷针及其引下线与变配电装置在空气中的水平间距(单位为米)，应满足下列两式要求：（7-1）（7-2）式中—避雷针的冲击接地电阻，单位为；h—避雷针引下线与变配电装置水平间距的检测点高度，单位为m。独立的避雷针接地装置与变配电所主接地线网在地下的水平间距,应满足下列两式要求：（7-4）（7-5）2.装设避雷线处在峡谷地区的变配电所，可装设避雷线来防护直击雷。3．装设避雷器装设避雷器用以防止雷电侵入波对变电所内电气装置特别是对主变压器的危害。1）高压架空线路的终端阀式或排气式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则架空线路终端装设的避雷器应与电缆头处的金属外皮相连并一同接地。2）每组高压母线上都应装设阀式避雷器。变电所内所有阀式避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地线网相连。3）6~10KV配电变压器低压侧中性点不接地时，应在中性点装设击穿保险期。35/0.4KV配电所的变压器的低压侧应与其的高压侧一样装设阀式避雷器进行保护。变压器两侧的避雷器均应与变压器中性点及其外壳一同接地（中性点接地时）。7.2变电所的防雷保护设计（1）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。避雷针采用直径20mm的踱锌圆钢，避雷带采用25mm×4mm的镀锌扁钢。（2）雷电侵入波的防护1）在6kV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器雷器，其引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢，下面与公共接地网焊接相连，上面与避雷器接地端螺栓连接。2）在6kV高压配电室内装设有GG-1A(F)-54型开关柜，其中配有FS4-6型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来防护雷电侵入波的危害。3）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。7.3变电所公共接地装置的设计1接地电阻的要求资料上的表，此变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：（7-6）（7-7）式中