畢業(yè)設(shè)計(論文)-工廠供配電系統(tǒng)安裝設(shè)計.doc

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1、各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設(shè)計圖紙鄭州大學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢 業(yè) 設(shè) 計題 目:工廠供配電系統(tǒng)安裝設(shè)計入 學(xué) 年 月_2011年09月 姓 名 學(xué) 號 11088225008 專 業(yè) 電氣工程 學(xué) 習(xí) 中 心 石家莊學(xué)習(xí)中心 指 導(dǎo) 教 師 _ _ 完成時間_2013_年_09_月_02_日目 錄摘要及關(guān)鍵詞1引言21 分析原始資料,確定電源的引入方式41.1 工廠總平面圖41.2 工廠負(fù)荷情況41.3 供電電源情況51.4 .氣象資料52 負(fù)荷計算及無功功率補償計算62.1 用電設(shè)備負(fù)荷的計算62.2 負(fù)荷計算表72.3 無功功率補償83 變電站主變壓器的選擇104 變電站主變壓器的臺數(shù)、容量及類型

2、的選擇105 變電站主結(jié)線方案的設(shè)計115.1 變電所主要結(jié)線方案的提出115.2 變電所主要結(jié)線方案的選擇116 短路電流的計算136.1 繪制計算電路圖136.2 計算短路電流137 變電站一次設(shè)備的選擇167.1 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗167.2 10KV側(cè)一次系統(tǒng)圖217.3 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗217.4 380V側(cè)一次系統(tǒng)圖278 防雷接地278.1 變電站的防雷設(shè)計278.2 接地保護系統(tǒng)設(shè)計319 設(shè)備材料清單32參考文獻34致謝35工廠供配電系統(tǒng)安裝設(shè)計【摘要】本次設(shè)計是關(guān)于一個機械廠10KV一次供電系統(tǒng)的設(shè)計,在滿足工廠供電設(shè)計中安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的基本要

3、求的前提下,首先根據(jù)全廠和車間的用電設(shè)備情況,進行了負(fù)荷計算,通過功率因數(shù)的計算,進行無功補償設(shè)計(包括無功補償容量計算和補償設(shè)備選擇、校驗),確定機械廠的供電方案,通過技術(shù)經(jīng)濟比較,確定了供電系統(tǒng)的主接線形式,選擇了主變壓器的臺數(shù)和容量。其次,通過合理設(shè)置短路點,進行正確的短路電流計算,進行了10KV和0.38KV系統(tǒng)中主要電氣設(shè)備的選型和校驗?!娟P(guān)鍵詞】 供電系統(tǒng) 負(fù)荷計算 主變壓器 設(shè)備選擇引 言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來,又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用;電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟,又便于控制、調(diào)節(jié)和測量,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此

4、,電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在企業(yè)工廠里,電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力,但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外)。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性,并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少,而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,減輕工人的勞動強度,改善工人的勞動條件,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說,如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷,則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 可見,做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)自動化生產(chǎn),實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面,而能源節(jié)

5、約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義,因此做好工廠供電工作,對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè),也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù),切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要,并確實做好節(jié)能環(huán)保工作,就必須達到以下基本要求:(1)安全: 在電能的供應(yīng)、分配和使用中,不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 (2)可靠: 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。(3)優(yōu)質(zhì): 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求(4)經(jīng)濟: 供電系統(tǒng)的投資要少,運行費用要低,并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外,在供電工作中,應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系,既要照顧局部的當(dāng)前的利益,又要有全局觀點,能

6、顧全大局,適應(yīng)社會的發(fā)展。為了保證工廠供電的正常運轉(zhuǎn),就必須要有一套完整的保護,監(jiān)視和測量裝置。目前多以采用自動裝置,將計算機應(yīng)用到工廠配電控制系統(tǒng)中去。工廠供電設(shè)計的一般原則:按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定,進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則:(1) 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策;必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn),執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策,包括節(jié)約能源,節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。(2) 安全可靠、先進合理;應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全,供電可靠,電能質(zhì)量合格,技術(shù)先進和經(jīng)合理,采用效率高、能耗低

7、和性能先進的電氣產(chǎn)品。(3) 近期為主、考慮發(fā)展;應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃,正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系,做到遠(yuǎn)近結(jié)合,適當(dāng)考慮擴建的可能性。(4)全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等,合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員,有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識,以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。1 分析原始資料,確定電源的引入方式1.1 工廠總平面圖 圖1-1 工廠總平面圖1.2 工廠負(fù)荷情況 本廠的供電均為三級負(fù)荷,統(tǒng)計資料如表1-1所示:表1-1 負(fù)荷統(tǒng)計資料序

8、 號用電設(shè)備組名稱容量PekW需要系數(shù)Kdcos&tan&1鑄造車間4000.350.701.022熱處理車間4000.350.71.023鍛壓車間4000.30.61.174金工車間4000.30.61.175工具車間4000.30.61.176倉庫2000.30.61.177裝配車間2000.30.61.178機修車間2000.30.61.179電鍍車間3000.60.750.8810鍋爐房3000.60.750.8811生活區(qū)3000.60.750.881.3 供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定,本廠可由附近1#10kv智能化戶外開閉所中出線2單元中取得工作電源,通過

9、電纜YJV228.7/ 15 截面150mm2引至本廠10KV進線柜。干線首端(即電力系統(tǒng)的饋電變電站)距離本廠約6km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護,定時限電流保護整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠三級負(fù)荷的要求,可采用高壓電纜YJV228.7/ 15 截面150mm2從附近2#10KV智能化開閉所中出線單元6中取得備用工作電源。1.4 .氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高溫度為35度,年最低氣溫為-10度,最熱月平均最高氣溫為28度。地質(zhì)水文資料:本廠地區(qū)海拔876M,底層以沙粘土為主,地下水位為1.8M2 負(fù)荷計算及無功功率補

10、償計算2.1 用電設(shè)備負(fù)荷的計算因為設(shè)備臺數(shù)多,且無大容量設(shè)備,所以用需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷(1) 1. 鑄造車間 2. 熱處理車間用電總?cè)萘繛镻e=400Kw,取kd為0.35、cos&為0.7、 tan&為1.02,.則 有功計算負(fù)荷: P30=kdPe=0.35*400=140kw無功計算負(fù)荷: Q30=P30tan&=140*1.02=142.8kvar視在計算負(fù)荷: S30=P30/cos&=140/0.7=200KVA計算電流 : I30=S30/1.732Un=200/1.732*0.38=304A所以總有功計算負(fù)荷為:P 2P302140=280kw總無功計算負(fù)荷為:Q=2Q3

11、0 2142.8=285.6kvar (2) 3,鍛壓車間,4.金工車間,5.工具車間按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷用電總?cè)萘繛镻e=400Kw,取kd為0.3、cos&為0.6、 tan&為1.17,則 有功計算負(fù)荷: P30=kdPe=0.3*400=120kw無功計算負(fù)荷: Q30=P30tan&=120*1.17=140.4kvar視在計算負(fù)荷: S30=P30/cos&=120/0.6=200KVA計算電流 : I30=S30/1.732Un=200/1.732*0.38=304A所以總有功計算負(fù)荷為:P 3P303*120=360kw總無功計算負(fù)荷為:Q=3Q30 3140.4=421.

12、2kvar(3) 6.倉庫,7.裝配車間,8.機修車間按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷用電總?cè)萘繛镻e=200Kw,取kd為0.3、cos&為0.6、 tan&為1.17,則 有功計算負(fù)荷: P30=kdPe=0.3*200=60kw無功計算負(fù)荷: Q30=P30tan&=60*1.17=70.2kvar視在計算負(fù)荷: S30=P30/cos&=60/0.6=100KVA計算電流 : I30=S30/1.732Un=100/1.732*0.38=152A所以總有功計算負(fù)荷為:P 3P303*60=180kw總無功計算負(fù)荷為:Q=3Q30 370.2=210.6kvar (4) 9.電鍍車間,10.鍋爐

13、房,11.生活區(qū)按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷用電總?cè)萘繛镻e=300Kw,取kd為0.6、cos&為0.75、 tan&為0.88,則 有功計算負(fù)荷: P30=kdPe=0.6*300=180kw無功計算負(fù)荷: Q30=P30tan&=180*0.88=158.4kvar視在計算負(fù)荷: S30=P30/cos&=180/0.75=240KVA計算電流 : I30=S30/1.732Un=240/1.732*0.38=364.7A所以總有功計算負(fù)荷為:P 3P303180=540kw總無功計算負(fù)荷為:Q=3Q30 3158.4=475.2kvar2.2 負(fù)荷計算表表2-1 負(fù)荷計算序號用電設(shè)備組名稱

14、容量Pe/kw需要系數(shù)Kdcos&Tan&計算負(fù)荷P30Q30S30 I301鑄造車間4000.350.71.02140142.82003042熱處理車間4000.350.71.02140142.82003043鍛壓車間4000.30.61.17120140.42003044金工車間4000.30.61.17120140.42003045工具車間4000.30.61.17120140.42003046倉庫2000.30.61.176070.21001527裝配車間2000.30.61.176070.21001528機修車間2000.30.61.176070.21001529電鍍車間3000.6

15、0.750.88180158.4240364.710鍋爐房3000.60.750.88180158.4240364.711生活區(qū)3000.60.750.88180158.4240364.712總計380V側(cè)35000.6713601392.62020取K=0.8K=0.8510881183.71607.72443.32.3 無功功率補償 由上式可知,該廠380v側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù) cos&=P30 /S30 而=2020則 cos&=P30 /S30=1360/2020=0.67功率因數(shù)只有0.67而供電部門要求該廠10KV進線側(cè)最大負(fù)荷不應(yīng)低于0.90??紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功

16、損耗,因此380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.90,暫時取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量:Qc = Pm (tan&1 - tan&2) =1088tan(arccos0.67) tan(arccos0.92)kvar =13601.1080-0.4260=10880.682=742 kvar根據(jù)電氣設(shè)備選擇施工安裝設(shè)計應(yīng)用手冊第五篇 第九章第一節(jié)的相關(guān)資料,并參照圖選擇PGJ1型低壓自動補償屏,并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型,該型號適用于額定電壓0.4kv,其額定容量是14kvar,額定電容是280uF,頻率為50Hz,詳述為三相。采用方案2(主屏)一臺和方案3(輔屏)

17、7臺相組合,總共容量為112*8=896kvar。因此機械廠廠中采用并聯(lián)電容器的方式來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。由于補償效果較高壓集中補償方式好,特別是它能減少變壓器的視在功率,從而可使主變壓器容量選得較小,所以采用低壓集中補償?shù)姆绞絹斫鉀Q,并選擇中性點不接地的星形接線方式如圖2-1所示:圖2-1 低壓電容器集中補償結(jié)線這種補償?shù)牡蛪弘娙萜鞴褚话憧梢园惭b在低壓配電室內(nèi),運行維護安全。電容器組都采用形接線,一般利用220v、1525w的白熾燈的燈絲電阻來放電。放電用的白熾燈同時兼作電容器組正常運行的指示燈。380v側(cè)補償后負(fù)荷:P=1088KW Q=1183.7-896=287.7Kvar =1

18、125.4KVA I=1125.4/1.7320.38=1710A主變壓器的有功功率損耗計算由公式(新型低損耗配電變壓器按此公式計算) =0.0151125.4=16.9KW 無功功率損耗由公式=0.061125.4=67.5Kvar10kV側(cè)負(fù)荷總計:P=1088+16.9=1104.9KW Q=287.7+67.5=355.2 Kvar =1160.7KVA I=1160.7/17.32=67A統(tǒng)計負(fù)荷如下表:項目cosQP/kwQ/kwS/KVAI/A380v側(cè)補償前負(fù)荷0.6710881183.71607.72443.3380V側(cè)無功補償容量-896380V側(cè)補償后負(fù)荷0.921088

19、287.71125.41710主變壓器功率損耗0.015*S30=16.90.06*S30=67.510kV側(cè)負(fù)荷總計0.921104.9355.21160.7673 變電站主變壓器的選擇容量的確定: 1)主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇,并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電站,主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定變壓器的容量。2)對于有重要負(fù)荷變壓器的變電所,應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時,其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許進間內(nèi),應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷.考慮到本廠沒有大容量設(shè)備,裝設(shè)一臺主變壓器也能滿足要求,決

20、定只裝設(shè)一臺主變壓器。4 變電站主變壓器的臺數(shù)、容量及類型的選擇由于本廠沒有大容量設(shè)備,確定為三級負(fù)荷,一臺主變壓器就能滿足要求,所以確定選擇一臺主變壓器。(二)主變壓器容量的確定 (1) 裝一臺主變壓器的容量應(yīng)不小于總的計算負(fù)荷S,即 (4-1) (2) 主變壓器單臺容量上限 單臺配電變壓器(低壓為0.4V)的容量一般不宜大于1250kva。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷集中且運行合理時,亦可選用較大容量(例如1600-2000kva)的配電變壓器。(三)主變壓器型號的確定 選用一臺主變壓器 型式采用SC10(SC-干式變壓器 10:設(shè)計代號;) 綜合本廠各方面負(fù)荷情況,決定選用一臺SC10-16

21、00/10型低損耗干式變壓器。5 變電站主結(jié)線方案的設(shè)計5.1 變電所主要結(jié)線方案的提出 針對本廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況,工廠變電所的主要變壓器可有下列三種方案:方案一:放射式接線方案方案二: 樹干式接線方案方案三:環(huán)形式接線方案主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。5.2變電所主要結(jié)線方案的選擇按上面考慮的三種主變壓器的方案可設(shè)計三種主結(jié)線方案:(1) 放射式接線方案,如圖5-1所示:圖5-1 放射式主結(jié)線圖(2) 樹干式接線方案,見圖5-2所示;圖5-2 樹干式主結(jié)線圖(3) 環(huán)形式接線方案,如圖5-3示:圖5-3 環(huán)形式主接線圖三種主接線的優(yōu)缺點比較:(1) 放射式 優(yōu)點:線路敷設(shè)簡單,沿途無

22、分支,檢修維護方便,繼電保護簡單,接線的線路之間相互不影響,供電可靠性較高,多用于設(shè)備容量較大或?qū)╇娍煽啃砸筝^高的用電設(shè)備。 缺點:由于總降壓變電所出線較多,所需的高壓設(shè)備較多,消耗的有色金屬也多,投資大。(2) 樹干式 優(yōu)點:高壓配電設(shè)備數(shù)目少,總降壓變電所出線減少,不僅敷設(shè)簡單,而且節(jié)省有色金屬,降低線路消耗,使接線總投資減少。 缺點:供電可靠性較差,當(dāng)干線發(fā)生故障時,影響停電的范圍大。(3) 環(huán)形式 優(yōu)點:運行靈活,供電可靠性較高,當(dāng)任一干線發(fā)生故障或檢修時,都不致造成供電中斷,或只短時停電,一旦切換電源的操作完成,即能恢復(fù)供電。同時,可使電能損耗和電壓損耗減少。 缺點:其保護裝置及

23、其整定配合比較復(fù)雜。如果其保護得整定配合不當(dāng),容易發(fā)生誤操作,反而擴大故障停電范圍。 綜上所述:在考慮到三種接線方案的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟指標(biāo),且結(jié)合本廠工廠負(fù)荷情況,決定采用放射式接線方案作為本設(shè)計的主接線方案。6 短路電流的計算6.1 繪制計算電路圖計算電路圖,是一種簡化了的電氣單線圖,本設(shè)計的計算電路圖如下圖6-1所示 圖 6-1短路計算電路6.2 計算短路電流我們知道計算短路電流的方法有歐姆法和標(biāo)幺值法,歐姆法適合簡單一點的短路計算,而標(biāo)幺值法適合復(fù)雜一點的短路計算。雖然兩者的計算方法不一致,但計算結(jié)果一致,這里采用標(biāo)幺值法進行計算。1、確定基準(zhǔn)值 設(shè)=100MVA,=,即高壓側(cè)=10.5k

24、V,低壓側(cè)=0.4kV,則=5.50kA=144.34kA 2、計算短路電路中各元件的電抗標(biāo)幺值(1) 電力系統(tǒng) =Sd/Soc=100MVA/200MVA=0.5 (2) 架空線 查工廠供電設(shè)計指導(dǎo)表8-41得YJV228.7/15 150平方的電纜X0=0.15/km,而線長為6km,故= X0lSd/U2c=(0.156)=0.81 (3) 電力變壓器 查電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊得SC10-1600變壓器容量為1600KVA的電抗值為%=6,故=3.75同樣,可以由此計算出其它變壓器的電抗標(biāo)幺值,因此繪等效電路,如圖6-2圖6-2等效電路 3、計算k-1點(10kV側(cè))的短路總電抗及三相

25、短路電流和短路容量 (1) 總電抗標(biāo)幺值=+=0.5+0.81=1.31 (2) 三相短路電流周期分量有效值=/=5.5kA/1.31=4.2kA (3) 其他短路電流=4.2kA= 2.55=10.7kA=1.51=6.3kA(4) 三相短路容量=100MVA/1.31=76.3MVA 4、計算k-2點(0.4kV側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量(1) 總電抗標(biāo)幺值 =+=0.5+0.81+3.75=5.06(2) 三相短路電流周期分量有效值 =/=144.34kA/5.06=28.5kA(3) 其他短路電流 =28.5kA = 1.84=52.4kA =1.09=31kA(4)

26、三相短路容量=100MVA/5.06=19.8MVA表6-1短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-14.24.24.210.716.376.3k-228.528.528.552.43119.87 變電站一次設(shè)備的選擇7.1 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗本設(shè)計中,選擇的是兩進線一母聯(lián)的主接線方案,故將選擇的高壓開關(guān)柜按接線順序編號如表7-1所示:表7-1 高壓開關(guān)編號開關(guān)柜編號開關(guān)柜接線編號NO.101KYN17-10進線1NO.102GG-1A(F) PT柜NO.103KYN17-10備用1NO.104KYN17-10變壓器NO.105KYN17-10母聯(lián)柜NO.10

27、6KYN17-10備用2NO.107KYN17-10進線2(1) 高壓斷路器的選擇在NO.101,NO103,NO.104,NO105,NO106,NO107開關(guān)柜中,裝設(shè)真空斷路器的柜價約比少油斷路器的柜價高出一萬元。但考慮到現(xiàn)在市面上,少油斷路器基本已被淘汰,室內(nèi)廣泛使用真空斷路器,考慮到維護以及更換,本設(shè)計中使用真空斷路器。此設(shè)計中,進線的計算電流為67A,配電所母線的三相短路電流周期分量有效值,繼電保護的動作時間為1.7S。動穩(wěn)定度為=10.7KA,熱穩(wěn)度為i. t=6.3。在高壓電路中發(fā)生三相短路時,ish=2.55I(斷路器型號數(shù)據(jù)查電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊第四篇 第四章 第八節(jié))

28、 校驗要求,校驗值應(yīng)不小于被校驗值。選擇ZN18-10型,根據(jù)IC=67A,可初步選擇ZN18-10/630型號進行校驗,校驗可見下表7-2:序號安裝地點的電氣條件ZN18-10/630型斷路器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QF10KV合格2I3067IN.QF630A合格3(斷流能力)4.2KAIOC25KA合格4(動穩(wěn)定度)2.554.2KA=10.71KAimax63KA合格5i. t(熱穩(wěn)定度)(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt25KA22s=1250KA2.s合格總結(jié):10KV側(cè)高壓斷路器選擇ZN18-10/630型號斷路器滿足校驗要求(2) 對

29、開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)的選擇校驗在開關(guān)柜中NO.102中,選擇GN15型隔離開關(guān),初步選擇GN15-10./600型號,其相關(guān)數(shù)據(jù)見電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊第四篇 第四章 第十九節(jié) 表4-4-40即:序號安裝地點的電氣條件GN15-10/600型號隔離開關(guān)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QS10KV合格2I3067IN.QS600A合格3(動穩(wěn)定度)2.554.2KA=10.71KAimax20KA合格4i. t(熱穩(wěn)定度)(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt20KA25s=2000KA2.s合格總結(jié):10KV側(cè)開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)選擇GN15-10/600型號開關(guān)

30、柜柜內(nèi)隔離開關(guān)滿足校驗要求。(3)接地開關(guān)的校驗在開關(guān)柜中NO.103,NO104,NO106中,選擇JN-10型接地開關(guān),初步選擇JN-10型號,其相關(guān)數(shù)據(jù)見電力設(shè)備選擇施工設(shè)計手冊第四篇 第四章 第十節(jié).序號安裝地點的電氣條件JN-10型號接地開關(guān)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QS10KV合格2(動穩(wěn)定度)2.554.2KA=10.71KAimax20KA合格3i. t(熱穩(wěn)定度)(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt20KA24S=1600KA2.s合格總結(jié):10KV側(cè)開關(guān)柜柜內(nèi)接地開關(guān)JN-10型號滿足校驗要求。(4) 高壓熔斷器的校驗按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

31、,高壓熔斷器的校驗不需要進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。在開關(guān)柜NO.102中,熔斷器是針對電壓互感器的保護,選擇RN2型,初步選擇RN2-10型號。(查工廠供電設(shè)計指導(dǎo)表5-23得相關(guān)數(shù)據(jù))熔斷器額定電壓UN.FU應(yīng)與所在線路的額定電壓UN相適應(yīng),即:UN.FU=Umax.SIN.FU不應(yīng)小于它鎖裝設(shè)的熔體額定電流IN.FE,即:IN.FUIN.FE一般IN.FE取0.5A,不必進行校驗,具體數(shù)據(jù)見表7-5所示:序號安裝地點的電氣條件RN2-10型號熔斷器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.FU10KV合格2I30-IN.FU0.5A合格3(斷流能力)4.2KAIOC50KA合格總結(jié):10KV側(cè)

32、高壓熔斷器選擇RN2-10型號熔斷器滿足校驗要求(5) 高壓側(cè)電壓互感器的選擇在開關(guān)柜NO.102,電壓互感器為Y。/Y。/(開口三角)的接線。選擇JDZJ-10,一次側(cè)電壓為/KV。一組繞組為測量,另一組接為開口三角形用于保護。(6)高壓側(cè)電流互感器的選擇及校驗按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),高壓電流互感器的校驗不需要進行斷流能力校驗。初選LQJ10型高壓電流互感器。經(jīng)工廠供電附錄表16查得LQJ-10的動穩(wěn)定倍數(shù)Kes=225,額定一次電流I1N=100A,1s熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=90。其校驗見表7-6:序號安裝地點的電氣條件LQJ10型電流互感器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1UN10KVUN.QF10KV合格2I

33、3067IN.QF100A合格4(動穩(wěn)定度)2.554.2KA=10.71KAimax2250.1kA=31.8kA合格5i. t(熱穩(wěn)定度)(4.2KA)2(1.7+0.1)s=31.75KA2.sIt(900.1)21=81KA合格綜上所述所選一次設(shè)備均滿足10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗,如下表7-7所示: 表7-7 10kv側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)10kV67A4.2KA10.71kA4.221.8=31.75一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)ZN18-10/630型斷路器10kV63020kA50kA2022=800合格GN15-10/600

34、型號隔離開關(guān)10kV60020KA2025=2000合格RN2-10型號熔斷器10kV200A28.5kA 合格電流互感器LQJ -1010kV100/150/200/60031.8KA(900.1)21=81KA合格電壓互感器JDZJ-10/合格戶內(nèi)接地開關(guān)JN-1010kV100A2250.1kA=31.8kA(900.1)21=81合格10KV20KA2024=1600合格上表所選設(shè)備均滿足校驗要求。7.2 10KV側(cè)一次系統(tǒng)圖 【 10KV變電站一次系統(tǒng)圖】備注: 避雷器型號為 FS4-10型。7.3 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗本次設(shè)計中,低壓開關(guān)柜編號如表7-7所示:開關(guān)柜編號開關(guān)

35、柜接線編號NO.201GGD進線NO.202GGD 饋線1NO.203GGD 饋線2NO.204GGD饋線3NO.205GGD饋線4NO.205GGD饋線5NO.206PGJ12-1.3(1)在低壓柜NO.201中U=380V,I=2443.2A,I=28.5KA i=52.4KA,i. t=28.50.7=568.5t為假象時間取0.7選擇DW15型的斷路器,初步選擇DW15-4000(斷路器型號數(shù)據(jù)查工廠供電附表13可知),低壓電路中發(fā)生三相短路時,ish=1.84I,低壓刀開關(guān)的選擇,初步選擇HD13-4000(其相關(guān)數(shù)據(jù)查HD13刀開關(guān)系列資料得),電流互感器的選擇,初步選擇LMZJ1

36、-0.5 3000/5型號(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23)。見表7-8所示:選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V2443.2A28.5KA52.4kA28.520.7=568.5主變壓器額定參數(shù) 低壓斷路器DW15-4000380V4000A60KA合格低壓刀開關(guān)HD13-4000380V4000A合格電流互感器LMZJ1-0.5500V3000/5合格總結(jié):滿足校驗要求(2)在低壓柜中NO.202,NO203中,由于此開關(guān)柜的線路去向為1#鑄造車間,2#熱處理車間,,其計算電流均為I30=304A。因為計算電流相一致,所以選擇保護設(shè)備一致,現(xiàn)以1#線路

37、為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上,初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17),低壓刀開關(guān)HD13-1000(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-18),電流互感器LMZB1-0.5 400/5(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23)。具體數(shù)據(jù)見下表7-9所示:選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V304A28.2KA52.4kA28.520.7=568.51#鑄造車間2#熱處理額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-400/3380V400A50KA合格低壓刀開關(guān)HD13-1000380V1000A合格電流互感器

38、LMZB1-0.5500V400/5合格 總結(jié):滿足校驗要求(3) 在低壓柜中NO203中,由于此開關(guān)柜的線路去向為3#鍛壓車間,4#金工車間,5#工具車間,其計算電流均為I30=304A。因為車間計算電流相一致,所以選擇保護設(shè)備一致,現(xiàn)以3#線路為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上,初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17),低壓刀開關(guān)HD13-1600(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-18),電流互感器LMZB1-0.5 400/5(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23)。具體數(shù)據(jù)見下表7-9所示:選擇校驗項目電壓電流斷流能力動

39、穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V304A28.2KA52.4kA28.520.7=568.53#鍛壓4#金工5#工具額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-400/3380V400A50KA合格低壓刀開關(guān)HD13-1600380V1600A合格電流互感器LMZB1-0.5500V400/5合格 總結(jié):滿足校驗要求(4)。在低壓柜中NO.204,由于此開關(guān)柜的線路去向6#倉庫,7#裝配車間,8#機修車間,其計算電流為I30=152A,因為計算電流相差不大,所以選擇保護設(shè)備一致,現(xiàn)以6#線路為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上,初步選擇低壓斷路器DZ20-200(其相關(guān)數(shù)據(jù)查

40、供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17),低壓刀開關(guān)HR5-630 (其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-19),電流互感器LMZB1-0.5 200/5(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23)具體數(shù)據(jù)見下表7-10所示:選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V152A28.2KA52.4kA28.220.7=568.56#倉庫7#裝配8#機修額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-200380V200A50KA合格低壓刀開關(guān)HR5_630 380V630A合格電流互感器LMZB1-0.5500V200/5合格總結(jié):滿足校驗要求(5)在低壓柜中NO.205,由于此開關(guān)柜的線路去向為9#電鍍車間

41、,10#鍋爐房11#生活區(qū),其計算電流電修車間為I30=364.7A,現(xiàn)以9#線路為例。低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上。初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-17),低壓刀開關(guān)HD13-1600(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-19),電流互感器LMZB1-0.5 400/5(其相關(guān)數(shù)據(jù)查供電設(shè)計指導(dǎo)書表5-23)。見表7-11所示:選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度結(jié)論數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)380V364.7A28.5KA52.4kA28.520.7=568.59#電鍍10#鍋爐11#生活區(qū)額定參數(shù) 低壓斷路器DZ20-400/33

42、80V400A50KA合格低壓刀開關(guān)HD13-1600380V1600A合格電流互感器LMZB1-0.5500V400/5合格總結(jié):滿足校驗要求將上述設(shè)備的選擇校驗按照一次設(shè)備選擇校驗表的格式表7-13所示: 選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參 數(shù)UIIii. t數(shù)據(jù)380V總2443.2A28.5KA52.4KA28.50.7=568.5一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)UIIiI.t低壓斷路器DW15-4000380V4000A60KA低壓斷路器DZ20-200380V200A35KA低壓斷路器DZ20-400380V400A30KA低壓刀開關(guān)HD13-4000380V400

43、0A低壓刀開關(guān)HD13-1600380V1600A低壓刀開關(guān)HD13-1000380V1000A低壓刀開關(guān)HR5-630380V630A電流互感器LMZJ1-0.5500V3000/5電流互感器LMZB1-0.5500V400/5200/5A上表所選一次設(shè)備均滿足要求7.4 380V側(cè)一次系統(tǒng)圖8 防雷接地8.1 變電站的防雷設(shè)計變電站的防雷設(shè)計,應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)建筑防雷規(guī)范進行設(shè)置。設(shè)置的目的是為了保證人身安全;防止直擊雷破壞,保護變電站不致因雷擊而燒毀和損壞。在建筑物供配電設(shè)計中,防雷接地系統(tǒng)設(shè)計占有重要的地位,因為它關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性,安全性。變電站年預(yù)計雷擊次數(shù)應(yīng)按下式確定: N=0

44、.024KAe (8-1)式中 N建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)(次/a); K校正系數(shù),在一般情況下取1,在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值:位于曠野孤立的建筑物取2;金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7;位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物,以及特別潮濕的建筑物取1.5; -年平均雷暴日數(shù),按當(dāng)?shù)貧庀笈_、站資料確定; 與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積(km2),按GB500571994規(guī)定的方法計算。此地的年平均雷暴日為34.9d/a,本變電站的等效面積約為0.04k。計算出年預(yù)計雷擊次數(shù)為N=0.024134.91.30.04=0.066次/a根據(jù)GB5005

45、7-1994建筑物防雷設(shè)計規(guī)范,預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a,且小于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物應(yīng)劃為第三類防雷建筑物。因此,本設(shè)計應(yīng)按第三類防雷建筑物的防雷措施進行防雷設(shè)計。(1) 直接防雷設(shè)計 可采取在變電站上裝設(shè)避雷針。由變配電所的地址選擇,變電所的主變壓器裝在室外的,則應(yīng)在變電所外面裝設(shè)獨立的避雷針,其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護范圍包括整個變電所。而避雷針是用鍍鋅焊接鋼管制成,它安裝在構(gòu)架上,其下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。單支避雷針的保護范圍,按下列方法確定單支避雷針的保護范圍如下圖8-1所示。圖8-1 單支避雷針的保護范圍避雷針在地面上的保護半徑為r=1.5h。從

46、真的頂點向下作45的斜線構(gòu)成錐形保護空間的上部,從距離針底各方向1.5h處向避雷針0.75h高度處作連接線。與上述45斜線相交,交點以下的斜線構(gòu)成錐形保護空間的下部。在被保護高度的平面上,保護半徑可由下式確定:當(dāng) r=(h-)p (8-2)當(dāng) r=(1.5h-2)p (8-3)式中p由模儀試驗和運行經(jīng)驗確定的系數(shù)。當(dāng)h30m時p=;當(dāng)h30m時p=1。由變電站平面布置圖中數(shù)據(jù)可知,避雷針在高度處水平面上的保護至少為1.2m,假設(shè)為1.25m,為1.0m,代入上面的計算式8-3解得:可知裝設(shè)一支1.5m高的避雷針,采用25mm的鍍鋅圓鋼。即可安全保護整個變電所的建筑物不受直接雷擊。同時,按規(guī)定,

47、獨立避雷針宜設(shè)獨立的接地裝置。接地裝置的接地電阻在非高土壤電阻率地區(qū),其工頻接地電阻。通常采用36根長的2.5m、50mm的鋼管,在裝避雷針的桿塔附近作一排,管間距離5m,打入地下,管頂距地面0.6m。接地管間用40mm4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線采用25mm4mm的鍍鋅扁鋼,下與接地體焊接相連,并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)的鋼筋相焊接,上與避雷針焊接相連。避雷針與配電裝置的安全距離示意圖如下圖8-2所示: 圖8-2 避雷針與配電裝置的安全距離示意圖(2)防雷電感應(yīng): 為防止雷電流流經(jīng)引下線和接地裝置時產(chǎn)生的高電位對附近金屬物或電氣線路的反擊,引下線與附近金屬物和電氣線路的間距應(yīng)符合規(guī)范的要

48、求(3)雷電侵入波的保護:裝設(shè)避雷器,本設(shè)計中裝設(shè)FS4-10閥式避雷器 避雷器是用來防護雷電產(chǎn)生的過電波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi),以免危及被保護設(shè)備的絕緣,避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián),在被保護設(shè)備的電源側(cè)。如圖8-3所示圖8-3 避雷器的連接圖在高壓配電室內(nèi)10kV電源進線柜中裝設(shè)FS4-10閥式避雷器。防止雷電侵入波的危害。在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有KYN17-10型開關(guān)柜,其中配有FS4-10型閥式避雷器,靠近主變壓器,用于防止操作過電壓對主變的危害。 在380V的低壓架空出桿上,裝設(shè)有保護間隙,或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地,用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。8.2 接地保護系統(tǒng)設(shè)計(

49、一)接地概念及接地故障保護系統(tǒng):電氣設(shè)備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接,稱為接地。為保障人身安全,防止間接觸電而將設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進行接地。成為保護接地。低壓配電系統(tǒng)按保護接地的型式不同,可分為TN系統(tǒng),TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。(二)變電站接地要求變電站的接地裝置的接地電阻越小越好,接地電阻要求小于4歐姆,利用基礎(chǔ)底板中的鋼筋作為接地體,周邊沿基礎(chǔ)底板通長焊接成環(huán)路,中間沿柱網(wǎng)通長焊接成網(wǎng)格。當(dāng)接地電阻滿足不了要求時,在距離建筑物3M以外打人工接地體以滿足要求。 (三)接地保護措施此變電站10KV 屬于小電流接地系統(tǒng),其接地電流可近似估算,電纜長度為6KM,架空線為5km.(1)確定接地電

50、阻IE=UN(35lcab+loh)/350=10 x(35x6+5)/350=6.14A此變電站共用接地裝置的接地電阻應(yīng)同時滿足RE120v/I=120/6.14=19.5RE4則此變電站共用接地裝置要求接地電阻為RE=4可利用的自然接地體電阻RE(nat)=60需要補充人工接地體,人工接地體的總電阻RE(man)為RE(man)= RE(nat)RE/(RE(nat)-RE)=240/56=4.29(2)初步敷設(shè)方案為現(xiàn)初步考慮圍繞變電站建筑四周,距變電站23m,打入一圈直徑50mm,長2.5m的鋼管接地體,每隔5米打入一根(為減小屏蔽效率,一般管距不應(yīng)小于管長的2倍)。管間用404mm2

51、的扁鋼焊接相連。計算單根鋼管的接地電阻查工廠供電附錄表27,得=100.m則單根鋼管的接地電阻為RE(man)1=0.3=1000.3=30(4)確定接地的鋼管數(shù)和最后接地方案根據(jù)RE(man)1/ RE(man)=30/4.29=7 ,考慮到管間電流屏蔽效應(yīng)的影響,初步選為15根直徑為50mm、長為2.5m的鋼管作為接地體。以a/l=2和n=10可查工廠供電附錄表28-2(取n=1020在a/l=2時的E中間值)得E=0.66。因此n=10考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置,選10根直徑為50mm,長為2.5m的鋼管作為接地體,用40*4mm2扁鋼連接,環(huán)形布置。9 設(shè)備材料清單(1)主要設(shè)備材料清

52、單編號 名 稱 型號及規(guī)格單位 數(shù)量1電力變壓器SC10-1600/10臺12高壓開關(guān)柜GG-1A(F) PT柜KYN17-10進線柜KYN17-10出線柜KYN17-10母聯(lián)柜臺12313避雷器FS4-10 個154低壓開關(guān)柜GGD進線GGD饋線PGJ12-1.3 無功補償柜臺1415接地線鍍鋅扁鋼254m(2)高壓開關(guān)柜中的設(shè)備清單編號名 稱 型號及規(guī)格 數(shù)量1高壓斷路器ZN18-10/63062高壓隔離開關(guān)GN15-10/60013高壓熔斷器RN2-1034電壓互感器JDZJ-1035電流互感器LQJ -10126戶內(nèi)接地開關(guān)JN-103(3)低壓開關(guān)柜中的設(shè)備清單編號名 稱 型號及規(guī)格

53、 數(shù)量1低壓斷路器DW15-4000DZ20-200DZ20-4001382低壓刀開關(guān)HD13-4000HD13-1600HD13-1000HR5-63012113電流互感器LMZJ1-0.5 3000/5LMZB1-0.5 200/5LMZB1-0.5 400/5338參考文獻1 肖輝.電氣照明技術(shù)M.北京:機械工業(yè)出版社,2009:51-58.2 中國建筑科學(xué)研究院.GB 50034-2009 建筑照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)S.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009:4-9.3 郭福雁,黃民德.電氣照明M.天津:天津大學(xué)出版社,2011:123-125.4 李恭慰.建筑照明設(shè)計手冊M.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011:312-314.5 中國聯(lián)合工程公司.GB 50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范S.北京:中國計劃出版社,2009:28-33.6 中國機械工業(yè)部.GB 50057-94 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范S.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010:10-14.7 黃純?nèi)A,葛少云.工廠供電M.天津:天津大學(xué)出版社,2011:63-84.致 謝伴著青春的激情和求知的欲望,我已走完了鄭大求知之旅,美好的大學(xué)生活培養(yǎng)了我科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方法,更造就了我積極樂觀的生活態(tài)度和開拓進

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