广大铁路云南祥云隧道正洞供配电系统设计高压进洞

目录TOC\o"1-5"\h\z1.设计任务 2\o"CurrentDocument"3.设计内容 4\o"CurrentDocument".无功功率的补偿 .9\o"CurrentDocument"短路电流的计算 .10\o"CurrentDocument"变压器的选择 11变压器容量的选择原则： 11变压器类型的选择原则： 12\o"CurrentDocument"导线与电缆的选择原则 12高压进线的选择 13低压线路的选择 14母线的选择 .16\o"CurrentDocument"电气设备的选择和校验 16继电保护 20高压侧设备的选择和校验 20\o"CurrentDocument"4配电柜的选择 22\o"CurrentDocument"电气参数 22\o"CurrentDocument"高压进线柜 2.3\o"CurrentDocument"高压配电柜 2.3\o"CurrentDocument"无功补偿柜 2.4\o"CurrentDocument"高压计量柜 2.4\o"CurrentDocument"接地避雷柜 25\o"CurrentDocument"低压进线柜 25\o"CurrentDocument"低压配电柜 25线路继电保护展开图 26\o"CurrentDocument"5.防雷器的选择 27\o"CurrentDocument"参考文献 27题目：广大铁路云南祥云隧道正洞供配电系统设计（高压进洞）1.设计任务设计题目：广大铁路云南祥云隧道正洞供配电系统设计（高压进洞）设计目的通过本课程设计：1掌握变配电所主接线的方案选择；2.掌握负荷计算、短路计算、无功功率补偿计算方式3.掌握导线和元件的选择与校验方式4.掌握低压配电柜的设计思路或低压成套设备的选择方式5.掌握常常利用画图软件绘制的方式6.掌握查阅手册或其它资料的方式设计任务与要求施工工地采用10KV高压架空铝绞线（4Km）从地域变电所引至施工工地竖井，后采用电缆线（长度为1Km）引到洞内变压器，竖井处终端杆上安装高压户外熔断器保护及避雷器保护，低压侧采用低压断路器保护，正洞内主要用电设备及其参数见附表。洞内主要电气设备离变压的距离统必然为100m。要求低压侧最大负荷功率因数不能低于。各低压干线的电压损耗不准超过5%。负荷统计表负载编号负载名称设备容量（KW）需要系数Kd功率因数cos

1轴流通风机452混凝土喷射机753输送泵1104二衬行走台车5液压双液注浆机116电焊机（6）297全自动数控液压钢筋调直切断机8钢筋弯曲机9钢筋切断机310无堵塞排污泵（2）11节能灯（150）112碘钨灯（10）11

2系统式主接线图3.装置式主接线图动力照明柜洞内设备低压进线柜高压进线柜避雷器及接地保护柜洞内设备变压器2系统式主接线图3.装置式主接线图动力照明柜洞内设备低压进线柜高压进线柜避雷器及接地保护柜洞内设备变压器选用标准型号的计量柜洞外设备

低压进线柜3.设计内容负荷计算负荷计算的目的是:（1）计算供配电系统变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的依据。（2） 计算流过各主要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备的依据。（3） 计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电流，作为选择这些线路电缆或导线截面的依据。（4） 为电气设计提供技术依据。计算公式：有功功率 P30=PexKd（kW）无功功率 Q30=P30xTan^（Kvar）视在功率 S30=P30/Cos4（KVA）计算电流 I30=S30/（<3xUn）（A）式中，kx为需要系数；Cos中为功率因素；Tan中为功率因素的正切值;UN为用电设备组的额定电压；*=1.732（1） 轴流通风机：Pc=45Qc=45x0.75=33.75Sc=45/0.8=56.25Ic=56.25/（73x0.38）=85.46（2） 混凝土喷射机：Pc=75Qc=75x0.57=42.75Sc=75/0.87=86.20 Ic=86.20/（73x0.38）=130.98（3） 输送泵：Pc=110Qc=110x0.54=59.40Sc=110/0.88=125 Ic=125/（73x0.38）=189.92二衬行走台车：Pc=7.5 Qc=7.5x0.81=6.08Sc=705/0.78=9.62 Ic=9.62/(73x0.38)=14.61液压双液注浆机：Pc=11 Qc=11x0.59=6.49Sc=11/0.84=132.14 Ic=132.14/(73x0.38)=200.77电焊机：Pc=29x0.35x6=60.9 Qc=60.9x1.33=80.997Sc=60.9/0.6=101.5 Ic=101.5/(73x0.38)=154.21全自动数控液压钢筋调直切断机：Pc=5.5 Qc=5.5x0.59=3.245Sc=5.5/0.84=30.60 Ic=30.60/(73x0.38)=46.49钢筋弯曲机：Pc=2.2 Qc=2.2x0.51=1.122Sc=2.2/0.86=2.56 Ic=2.56/(73x0.38)=3.89钢筋切断机：Pc=3 Qc=3x0.57=1.71Sc=3/0.87=3.49 Ic=3.49/(73x0.38)=5.24无堵塞排污泵：Pc=7.5x0.8x2=12 Qc=12x0.54=6.48Sc=12/0.88=13.64 Ic=13.64/(73x0.38)=20.72节能灯：Pc=0.036x0.9=0.0324 Qc=0Sc=0.0324/1=0.0324 Ic=0.0324/(73x0.22)=0.085碘钨灯：Pc=0.9 Qc=0Sc=0.9/1=0.9 Ic=0.9/(73x0.22)=2.36

P2=(45+75+110+7.5+11+10.15x6+5.5+2.2+3+0.0324x150+7.5+0.9x10)x0.9=307.314Q2=(33.75+42.75+59.40+6.08+6.49+13.50x6+3.245+1.122+1.71+4.05+0x150+0x10)x0.9=215.63Sc=J307.3142+215.632=375.41结果表达如下表。负载名称额定容量（KW）需要系数（K）工作电压（KV）功率因数cos计算有功（KW）计算无功视在功率（KVA计算电流（A）轴流通风机4545混凝土喷射机7575输送泵110110125二衬行走台车液压1111

节能灯(15010碘钨灯(10)1+1节能灯(15010碘钨灯(10)1+10总计设计要求达到的功率因数为以上，需要进行无功补偿。无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行保护方便、有功损耗小和组装灵活、扩容方便等长处，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于，补偿前功率因数cose=PE/S=311.814/385.64=0.80856采用低压补偿，可取补偿后为则需补偿功率QC=P£(tan©'—tan们=311.814(tanarccos©—tanarccos0.94)=115.37kvar并联电容器取型号(309页表A-2)型4个补偿后功率因数。网=p/、P2+0-QC.C)=311.814/\：311・8142+(218.06-120)=0.954知足要求短路电流的计算短路电流计算的目的和步骤短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，和进行继电保护装置的整定计算。当电源运行状态转变时，短路电流发生显著转变，选择设备时，需要明白通过该设备最大可能的三相短路电流，因此要按最大运行方式计算短路电流；校验继电保护装置的灵敏度时，按最小运行方式短路时的灵敏系数是不是合格，需算出最小运行方式下的短路电流。短路电流计算的方式，常常利用的有欧姆法和标幺值法。取基准容量Sd=100MVA，基准电压Ud=Uav，两个品级为Ud1=，Ud2=系统SX*=Sd:s=100:1000=0.1线路QF1X*=(XL+XL)S:U2=(0.38x4+0.08x1)x100-10.52=1.452 01 12dd1变压器T1X*=Uk%:100XSd:SN=4.5:100X100-0.4=11.25K1点三相短路时的短路电流和容量的计算计算短路回路总阻抗标幺值x*=X*+X*=1.55k11 2计算K1点所在电压级的基准电流Idi=Sd+%叫=100“3X10.5=5.49计算K1点短路电流各量I*=1+X*=0.64I=II*=3.51k1d1k1i=2.551=8.59I：；T51Ik1=5.3Sk1=Sd+x：=100+1.55=64.51K2点三相短路时的短路电流和容量的计算计算短路回路总阻抗标幺值x*=X*+X*=1.55+11.25=12.8k2K13计算K1点所在电压级的基准电流Id2=Sd+后*=100逐x0.4=144.33计算K1点短路电流各量I*=1+X*=0.078I=II*=144.33x0.078=11.257k2 d3k2匕k2=技4Ik2=20.71、.k2=1.09Ik2='BS=S+X*=100+12.8=7.8125变压器的选择在进行负荷统计及无功补偿后，就可按照补偿后的容量进行变压器的选择。变压器的选择包括容量、台数、类型的选择。变压器容量的选择原则：选择1台变压器时容量应知足：SNT>S30选择2台变压器时每台容量应同时知足:赛（060叫SNT—S30（I+口）式中，S30为变压器低压侧负荷计算容量，snt为所要选择的变压器容量，S30（l+n）为部的一二级负荷和。选择l台配电变压器容量时应考虑容量上限，一般不超过1250一2000KVA。适当考虑负荷的进展。变压器类型的选择原则：一般情形选择双绕组三相变压器，并选用SL7、S7、S9等低损耗电力变压器‘251。多尘或侵蚀场所选择防尘防腐型变压器如SL14等系列全密封式变压器。高层建筑选用不燃或难燃型变压器如SCL系列环氧树脂浇注干式变压器或SF6型变压器。多雷地域宜选用防雷型变压器如Sz变压器。电压偏移大的电压质量要求高的场所选用有载调压型变压器如SZL7. Sz9系列变压器。综合以上考虑，选择2台接线方式为Yyn0的S11-M630的变压器导线与电缆的选择原则为了保证供电系统安全、靠得住、优质、经济的运行，进行导线和电缆截面时必需知足一些条件：（1） 发烧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的发烧温度，不该超过其正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，不该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，可不进行电压损耗查验。（3） 机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不该小于其最小允许截面。对于电缆，没必要校验其机械强度，但需要查验其短路热稳固性。母线也应查验短路时的稳固度。对于绝缘导线和电缆，还应知足工作电压的要求。按照设计要求和有关资料的考证，10kv电路，通常先按发烧条件来选择截面，在校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因为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，再校验发烧条件和机械强度。高压进线的选择10kv高压进线的选择与校验采用LJ性铝绞线，架空敷设，接往10kv公用干线。查相关资料，10kv铝及铝合金最小截面为35平方毫米，不知足机械强度的要求，故选LJ-50型铝绞线,线间几何距为1m时R=0.64Q/KmX=0.355Q/Km要求电压损失很小。石家庄月最热平均温度为32度，温度系数福=邑匚禹=0.92AO查表A-11可知允许载流量为215电压损耗AU%=-^-£PL+-^^£QL=°64x311.814x4+。空x98.06x4=0.937<510U2"i10U2「气，10X102 10X102查验发烧情形P=311.814KWQ=98.06KvarS=*P2+Q2=326.87I=^^=兰竺7=18.87<215x1.92=197.8◎Un <3x10机械强度50>35综上，知足要求电缆选择与校验I=18.87A查表得<31A（6mm2电缆35度时安全载流量）选用3x6mm2+6mm2的橡套铝芯电缆能够知足要求。低压线路的选择线长100m，按允许载流量选择导线。本方案选用铜导线轴流通风机计算电流Ic=85.46A,选择截面积3x25+16型，350C时允许载流量为/=95>知足al混凝土喷射机计算电流Ic=130.98A,选择截面积3x50+25型，350C时允许载流量为I=144＞知足al输送泵计算电流Ic=189.92A,选择截面积3x95+50型，350C时允许载流量为Ial=224＞知足二衬行走台车计算电流Ic=14.6A,选择截面积3x2.5+2.5型，35。C时允许载流量为Ial=24＞知足液压双液注浆机计算电流Ic=200.77A,选择截面积3x95+50型，35。C时允许载流量为Ial=224＞知足电焊机计算电流Ic=154.21A,选择截面积3x70+35型，350C时允许载流量为Ial=184＞知足全自动数控液压钢筋调直切割机计算电流Ic=46.49A,选择截面积3x10+10型，350C时允许载流量为/=56＞知足al钢筋弯曲机计算电流Ic=3.89A,选择截面积3x2.5+2.5型，35°C时允许载流量为Ial=24＞知足钢筋切断机计算电流Ic=5.24A,选择截面积3x2.5+2.5型，350C时允许载流量为Ial=24＞知足无堵塞排污泵计算电流Ic=10.36A,选择截面积3x2.5+2.5型，350C时允许载流量为Ial=24＞知足节能灯计算电流Ic=12.75A,选择截面积3x2.5+2.5型，350C时允许载流量为Ial=24＞知足碘钨灯计算电流Ic=23.6A,选择截面积3x4+4型，35。C时允许载流量为/=32＞知足al母线的选择Ic二Sc/(Un*J3)=743A<898A选取50*TMY母线力的校验Fc(3)*l*6/(b2*h*k)=10522<140MP知足热的校验S=50*=180S /(3)Sth.min=I3*J1/171=85＜180知足热的校验电气设备的选择和校验低压侧一次设备的选择和校验有低压断路器、电流互感器、刀开关、等。电流互感器的选择级用于测量二次侧电流表三个，消耗功率9VA,回路采用BV-500-1*的铜芯塑料线，单向长度为2m。轴流通风机Ic=85.46AIc＜In选取一次侧额定电流为100A，型号为imax=37.5kAIth=15KATth=1sS2n=10VA。1：准确度校验S产Si+12NX12N(RWL+RXC)=3+5x5x["3x2+(53x2.5)+0.1]=6.15VA<SN=10VA知足准确度2：动稳固度校验imax=37.5>ish=17.93知足3：热稳固度校验知足热稳固度。同理能够肯定混凝土喷射机、输送泵、二衬行走台车、液压双液注浆机、电焊机、全自动数控液压钢筋调直切割机、钢筋弯曲机、钢筋切断机、无堵塞排污泵、节能灯、碘钨灯可用150A型（2）刀开关的选择HD17-100380V型号（3）断路器的选择与校验架壳电流>脱扣电流、脱扣电流>计算电流、分断电流>最大短路电流轴流通风机计算电流，选CM2-125H型电流整定125>100>分断能力70KA>灵敏度校验K=>1.3sIop合格混凝土喷射机计算电流，选CM2-225L型电流整定225>140>分断能力35KA>灵敏度校验K=幺min>1.3S Iop输送泵计算电流，选CM2-225L型电流整定225>200>分断能力70KA>灵敏度校验K=如>1.3S虹合格二衬行走台车计算电流，选CM2-63M型电流整定63>20>分断能力50KA>灵敏度校验K=上>1.3sy合格液压双液注浆机计算电流，选CM2-400L型电流整定400>225>分断能力50KA>灵敏度校验K=上>1.3S虹合格电焊机计算电流，选CM2-225L型电流整定225>160>分断能力35KA>灵敏度校验K=>1.3sy合格全自动数控液压钢筋调直切割机计算电流，选CM2-63H型电流整定63>50>分断能力70KA>灵敏度校验K=^Kmin>1.3S /°p钢筋弯曲机计算电流，选CM2-63L型电流整定63>10>分断能力35KA>灵敏度校验K=如>1.3S虹合格钢筋切断机计算电流，选CM2-63L型电流整定63>10>分断能力35KA>灵敏度校验K=上>1.3sy合格无堵塞排污泵计算电流，选CM2-63M型电流整定63>16>分断能力50KA>灵敏度校验K=^Kmin>1.3S /°p合格节能灯计算电流，选CM2-63M型电流整定63>16>分断能力50KA>灵敏度校验K=>1.3sy合格碘钨灯计算电流，选CM2-63M型电流整定63>25>分断能力50KA>灵敏度校验K=虹n>1.3S /op继电保护联结组别Yd11过电流保护动作电流Iop=KrelxKw(1.5~3)IN+Kre+Ki选取DL型电流继电器 Krel=1.2Kre=0.85Kw=1取最大负荷电流Imax=1.5x(1+0.3)xI30=1.5x1.3x18.87二36.80Iop=1.2x1x36.80/(0.85x100/5)=2.60A可选取型号为DL-31/6电流继电器，线圈串联，整定动作电流为3A过电流保护一次测动作电流为I=土I=史x3=6Aop1K°p.KA1.0w校验保护灵敏度保护线路1WL的灵敏度，按线路1WL结尾最小两相短路电流校验，即I(2)K=-K.min>1.5°p1线路2WL的后备保护灵敏度，用线路2WL结尾最小两相短路电流校验，艮口、=半mn>1.2°p1符合要求。高压侧设备的选择和校验高压断路器的选择与校验线路计算电流Ic=，可选择ZN28-12/630(表A-4)真空断路器校验

序号ZN28-12/630选择要求装设点结论项目数据项目数据1Un12KVNUnS10KV合格2IC630ANIN合格3ICS25KANI⑶kK合格4imax63KANishKA合格512thtth25KANi（3）2t.ima合格知足条件高压隔离开关的选择与校验其与断路器串用，可选择GN19-12/630型(表A-5)校验imax=50KA>i⑶sh=17.08KA12thtth=202x4>I(3)2匕湖=6.72x(1.1+0.1)序号GN19-12/630选择要求装设点结论项目.数据项目数据1imax50KVNi（3）,sh合格212thtth1600ANi（3）2t.ima合格知足条件电压互感器的选择每路出线装设三相有功和无功电能表及功率表一只，每一个电压线圈消耗的功率为。安装4只电压表，3只接于各相，另一只用于测量线电压，每只电压表消耗功率，互感器侧线圈消耗功率由表A-8可选3只JDZJ-10型级二次绕组额定负荷50VA(单相)变比1000/拓：100/\.3:100/3^最大相负荷SEa=&+Sa+手=&+Sab+Sac+孚=&+0.5x((Sw+%+S"x4+宾+0.5(Sw+命+S"x3嶷=4.5+0.5x(4.5x4+4.5)+1+0.5x4.5x4=25.42<50合格4配电柜的选择电气参数1、 额定电压380V。二、最高工作电压380V。3、额定绝缘电压690。4、额定电流<4000A。五、额定短路开路电流50KA。六、额定短时电流50KA。7、额定峰值耐受电流105KA。八、防护品级IP30设备利用环境和条件，考虑到配电柜安装环境按照要求1、 周围空气温度不高于+45度，不低于-20度，20小时内平均气温不高于35度。2、 户内安装利用，利用地址的海拔高度不超过2000米。3、 周围空气相对湿度在最高+40度时不超过50%，较低温度允许有较大相对湿度。4、 设备安装与垂直斜面度不超过5%。通过查《实用电工电子技术手册》P700选择高压型柜号P743选择低压柜别离为：高压进线柜选用标准柜，型号为KYN3-10，单手车五防式进线柜。主要电气设备型号如下：主开关:SN10-10操动机构：CD10、CT8电流互感器：LFSQ-10、LMZ-10电压互感器：JDZJ-10高压熔断器：RN1-1九、RN2-10避雷器：45接地开关：JN-10宽*高*深：1000*1800*2200高压配电柜KYN44(KYN28)-12型铠装移开式交流金属封锁开关设备本开关设备适用于〜12kV三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的成套配电装置，本开关设备符合GB3906，DL404标准及国际IEC298。本开关柜可配用VD4型、VB2型、VS1型、HVF(韩国现代)、EV12型真空断路器，具有避免带负荷推拉断路器手车、避免误分合断路器、避免接地开关处于闭合位置关合断路器、避免误入带电隔离室、避免在带电时误合利用条件一、环境温度T0°C至+40°C二、海拔高度：不超过1000m3、 湿度相对湿度：日平均值不大于95%，月平均不大于90%4、 地震烈度不超过8度；五、 周围空气应不受侵蚀