工廠供電課程設(shè)計 某冶金機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計

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1、 工廠供電課程設(shè)計 某冶金機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計 學(xué) 院： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣工程及其自動化 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 2012 年 1月 28 目錄 前言 3 第一章 設(shè)計任務(wù) 4 一、設(shè)計題目 4 二、設(shè)計要求 4 三、設(shè)計依據(jù) 4 1.工廠總平面圖 4 2.工廠負(fù)荷情況 5 3.供用電協(xié)議 5

2、 4.氣象條件 5 5.地質(zhì)水文資料 5 第二章 負(fù)荷計算 6 第三章 變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇 12 （一）年耗電量的估算 12 （二）變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 12 （三）變電所主變壓器容量的選擇 12 （四）變電所主接線方案的選擇 13 第四章 變電所高、低壓線路的選擇 10 （一）高壓線路導(dǎo)線的選擇 10 （二）低壓線路導(dǎo)線的選擇 10 第五章 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計…………………………………………………………………… 第六章 短路電流的計算 14 第七章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 16 （一）一次設(shè)備的選擇與校驗校驗的原則 16 I.按

3、工作電壓選擇 16 II.按工作電流選擇 16 III.按斷流能力選擇 16 IV.隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗 16 （二）變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇 17 （三）變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的校驗 17 （四）變電所低壓一次設(shè)備的選擇 18 （五）變電所低壓一次設(shè)備的校驗 18 第八章 變電所低壓干線、支線上的熔絲及型號 19 （一）保護(hù)電力線路的熔斷器熔體電流的選擇 19 （二）保護(hù)電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇 20 （三）保護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇 20 （四）熔斷器的選擇與校驗 20 （五）熔斷器保護(hù)靈敏度的檢驗 21 第九章 變電所二

4、次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定 22 （一）二次回路方案選擇 22 （二）繼電保護(hù)的整定 22 1) 變壓器繼電保護(hù) 23 2）10KV側(cè)繼電保護(hù) 23 3）0.38KV側(cè)低壓斷路器保護(hù) 24 結(jié)束語 26 參考文獻(xiàn) 27 附圖 27 附圖一《某冶金機(jī)械廠變電所電氣主接線圖》 27 附圖二《某冶金機(jī)械廠變平面接線圖》 27 前言 眾所周知，電能是生產(chǎn)的主要能源和動力。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；電能的輸送的分配既簡單，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，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為

5、廣泛。在工廠里，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小（除電化工業(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(qiáng)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。因此，做好工廠供電工作對于工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。當(dāng)下供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是： 提高供電電壓：以解決大型城市配電距離長，配電功率大的問題，這在我國城市已經(jīng)有先例

6、。 逐步淘汰等級: 因為過細(xì)的電壓分級不利于電氣設(shè)備制造的發(fā)展。 降低功率損耗: 擴(kuò)大異步電動機(jī)的制造容量，只是由于我國在設(shè)備上還不能全面配套而尚未推廣。 供配電系統(tǒng)自動化：借助計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對配電網(wǎng)進(jìn)行離線和在線的智能化監(jiān)控管理。做到保護(hù)、運行、管理的自動化，提高工作效率，增強(qiáng)供配電系統(tǒng)的可靠性。 關(guān)鍵詞：電力、供配電系統(tǒng)、電能、節(jié)能、自動化 第一章 設(shè)計任務(wù) 一、設(shè)計題目：某冶金機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計 二、設(shè)計要求：要根據(jù)本廠所能取得的電源及用電負(fù)荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠發(fā)展，按照可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)

7、濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案及高低設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇、整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地裝置,最后要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖樣。 三、設(shè)計依據(jù)： 1. 工廠總平面圖如下： 2.工廠負(fù)荷情況： 該廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷小時數(shù)為4800h，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余為三級負(fù)荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。 該廠的負(fù)荷統(tǒng)計資料如下： 廠房編號 用電單位名稱 負(fù)

8、荷性質(zhì) 設(shè)備容量/kW 需要系數(shù) 功率因數(shù) 1 倉庫 動力 72 0.24 0.64 照明 3.4 0.78 1.0 2 鑄造車間 動力 282 0.34 0.67 照明 9 0.78 1.0 3 鍛壓車間 動力 282 0.24 0.62 照明 9 0.78 1.0 4 金工車間 動力 282 0.24 0.62 照明 9 0.78 1.0 5 工具車間 動力 282 0.24 0.62 照明 9 0.78 1.0 6 電鍍車間 動力 212 0.48 0.74 照明 9

9、 0.78 1.0 7 熱處理車間 動力 142 0.48 0.74 照明 9 0.78 1.0 8 裝配車間 動力 142 0.34 0.69 照明 9 0.78 1.0 9 機(jī)修車間 動力 142 0.24 0.64 照明 5.2 0.78 1.0 10 鍋爐房 動力 142 0.48 0.64 照明 3.4 0.78 1.0 宿舍區(qū) 照明 282 0.68 1.0 3.供用電協(xié)議： 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10Kv的公用電源線取得工作電源。該

10、干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ－185,導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.2米；電力系統(tǒng)饋電變電站距本廠6km,該干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，其定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1.5秒。為滿足工廠二級負(fù)荷的要求，可采用高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。 4.氣象條件： （1）最熱月平均最高氣溫為31.5； （2）年最高氣溫為40； （3）土壤中0.8米深處一年中最熱月平均溫度為28.7； （4）年雷暴日為31.3天； （5）土壤凍結(jié)深度為1.1米； （6）夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東風(fēng)。 5.

11、地質(zhì)及水文資料：本廠所在地區(qū)平均海拔130m，地層以沙粘土為主，地下水位為3m。 第二章 負(fù)荷計算 負(fù)荷計算: 采用需要系數(shù)法對各個車間進(jìn)行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。具體步驟如下: 1. 倉庫 動力部分: ； ； 照明部分：； 2. 鑄造車間 動力部分: ； 照明部分:； 3. 鍛壓車間 動力部分: ； 照明部分:； 4. 金工車間 動力部分: ； 照明部

12、分:； 5. 工具車間 動力部分: ； 照明部分:； 6. 電鍍車間 動力部分: ； 照明部分:； 7. 熱處理車間 動力部分: ； 照明部分:； 8. 裝配車間： 動力部分 ； 照明部分:； 9. 機(jī)修車間： 動力部分: ； 照明部分:； 10.鍋爐房 動力部分 ： ； 照明部分：； 11. 宿舍區(qū)照明：

13、 取全廠的同時系數(shù)為：，，則全廠的計算負(fù)荷為： ； (二)無功功率補(bǔ)償 由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為： 這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：，為使高壓側(cè)的功率因數(shù)0.90，則低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90，取 。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.77提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為： 取:=350則補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為： 計算電流 變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為： 補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：滿足（大于0.90）的要求。 第三章 變電所高、低壓

14、線路的選擇 為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機(jī)械強(qiáng)度。 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。 （一）高壓線路導(dǎo)線的選擇 架空進(jìn)線后接銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼鎧護(hù)套電力電纜BLV-95,因高壓側(cè)計算電流，所選電纜的允許載流量：滿足發(fā)熱條件。 （二）低壓線路導(dǎo)線的選擇 由于沒有設(shè)單獨的車間變電所，進(jìn)入各個車間的導(dǎo)線接線采用TN-

15、C-S系統(tǒng)；從變電所到各個車間及宿舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用LGJ-185型鋼芯鋁線電纜，根據(jù)不同的車間負(fù)荷采用不同的截面。其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件： 1) 相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，； 2) 中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足； 3) 保護(hù)線（PE線）的截面選擇 一、 時，； 二、 時， 三、 時， 4) 保護(hù)中性線（PEN）的選擇，?。∟線）與（PE）的最大截面。 結(jié)合計算負(fù)荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為： 倉庫： LGJ-50 鑄造車間：LGJ-50 兩根并聯(lián) 鍛壓車間：LGJ-50

16、 金工車間：LGJ-50 工具車間：LGJ-50 電鍍車間：LGJ-70 熱處理車間：LGJ-50 裝配車間：LGJ-50 機(jī)修車間：LGJ-16 鍋爐房： LGJ-50 宿舍區(qū)： LGJ-95 另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線BV型號。 第四章 變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇 （一）年耗電量的估算 年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到： 年有功電能消耗量： 年無功電能耗電量： 結(jié)合本廠

17、的情況，年負(fù)荷利用小時數(shù)為4800h，取年平均有功負(fù)荷系數(shù)，年平均無功負(fù)荷系數(shù)。由此可得本廠： 年有功耗電量： 年無功耗電量： （二）變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。 （三）變電所主變壓器容量選擇。 每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件： 1、暗備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足： 2、明備用條件：任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級負(fù)荷需求。代

18、入數(shù)據(jù)可得： =（0.6~0.7）=（568.20~662.90）。 考慮到未來5~10年的負(fù)荷發(fā)展，初步取=1000 。考慮到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為SC9系列箱型干式變壓器。 型號：SC9-1000/10 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示： 變壓器 型號 額定 容量 / 額定 電壓 /kV 聯(lián) 結(jié) 組型 號 損耗/kW 空載 電流 % 短路 阻抗 % 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SC9-1000/10 1000 10.5 0.4 Dyn11 1.45 7.5 1.3 6 （附：參考尺寸（mm）：長：1570寬

19、：1065高：11667 重量（kg）：3000） （四） 變電所主接線方案的選擇 方案Ⅰ：高、低壓側(cè)均采用單母線分段 優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 。 缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。 方案Ⅱ：單母線分段帶旁路 優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高

20、。 方案Ⅲ：高壓采用單母線、低壓單母線分段 優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。 缺點：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所需停電。 以上三種方案均能滿足主接線要求，采用方案Ⅲ時雖經(jīng)濟(jì)性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案Ⅱ需要的斷路器數(shù)量多，接線復(fù)雜，它們的經(jīng)濟(jì)性能較差；采用方案Ⅰ既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計選方案Ⅰ。 主接線圖，參見附圖一《高壓電氣主接線圖》 第五章 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計 由計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為： 這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為：，為使高壓側(cè)的功率因數(shù)

21、0.90，則低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90，取 。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由0.77提高到0.95，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為： 取:=350則補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為： 計算電流 變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為： 補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：滿足（大于0.90）的要求。 第六章 短路電流的計算 本廠的供電系統(tǒng)簡圖如下圖所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠6km的饋電變電站經(jīng)LGJ-185架空線，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.2米；（系統(tǒng)按∞電源計），該干線首段所裝高壓斷路

22、器的斷流容量為，此斷路器配備有定時限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，其定時限過電流保護(hù)整定的動作時間為1.5秒；另外一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線，滿足二級負(fù)荷的需要。下面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路 容量。 圖（一） 下面采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路電流計算。 （一）確定基準(zhǔn)值： 取，， 則： （二）計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值： 1) 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值： 2) 架空線路的電抗標(biāo)么值： 3）電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此： 短路等效電

23、路圖如圖（二）所示: 圖（二） 計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 1) 總電抗標(biāo)幺值： 2) 三相短路電流周期分量有效值： 3) 其他三相短路電流：取沖擊系數(shù)。 4) 三相短路容量： 計算k-2點短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 1) 總電抗標(biāo)么值： 2) 三相短路電流周期分量有效值： 3) 其他三相短路電流： 4) 三相短路容量： 第七章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 （一）一次設(shè)備的選擇與校驗校驗的原則 I.按工作電壓選擇： 設(shè)備的額定電壓 一般不應(yīng)小于所在

24、系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于所在系統(tǒng)的最高電壓，即，，，高壓開關(guān)設(shè)備、熔斷器、互感器及支柱絕緣額定電壓。 II.按工作電流選擇： 設(shè)備的額定電流 不應(yīng)小于所在電路的計算電流，即 III.按斷流能力選擇： 設(shè)備的額定開斷電流 或斷流容量，對分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能的最大短路有效值或短路容量， 即 或 對于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。 IV.隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗: a) 動穩(wěn)定校驗條件: 或 、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、

25、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值。 b) 熱穩(wěn)定校驗條件: （二）變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的選擇 根據(jù)冶金機(jī)械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用JYN2-10（Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。此高壓開關(guān)柜的型號：JYN2-10/4ZTTA（說明：4：一次方案號；Z：真空斷路器；T：彈簧操動；TA ：干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取，具體設(shè)備見附圖二《變電所高壓電氣主接線圖》。初選設(shè)備： 高壓斷路器： ZN2-10/600 高壓熔斷器：RN1-10/150 電流互感器：LQJ-10/5

26、 電壓互感器：JDZJ-10 高壓隔離開關(guān)：GN6-10/200 （三）變電所高壓側(cè)一次設(shè)備的校驗 校驗項目 電壓 kV 電流 A 動穩(wěn)定電流 熱穩(wěn)定電流 斷流能力 kA 4s kA 裝設(shè)點條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10 54.68 12.455 7.382 95.648 一次設(shè)備型號規(guī)格 額定參數(shù) 高壓斷路器 ZN2-10/600 10 600 30 — 11.6 高壓熔斷器 RN1-10/150 10 150 — — — 12

27、 電流互感器LQJ-10-200/5 10 200/5 — 電壓互感器 JDZJ-10 — — — — — 高壓隔離開關(guān)GN6-10/200 10 200 25.5 — — 由上表知高壓側(cè)所選一次設(shè)備的額定電壓、額定電流、動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定均滿足要求。 （四）變電所低壓一次設(shè)備的選擇 低壓側(cè)采用GGD2型低壓開關(guān)柜，所選擇的主要低壓一次設(shè)備參見附圖三《變電所低壓電氣主接線圖》 部分初選設(shè)備： 低壓斷路器：DW15系列 低壓熔斷器：RM10系列 電壓互感器：JDG3-0.

28、5 電流互感器：LQJ 、LMZ1 系列 刀開關(guān)： HD系列 （五）變電所低壓一次設(shè)備的校驗： 校驗項目 電壓 kV 電流 A 動穩(wěn)定電流 熱穩(wěn)定電流 斷流能力 kA 4s kA 裝設(shè)點條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 380 1655.0 88.86 52.71 34.91 一次設(shè)備型號規(guī)格 額定參數(shù) 低壓斷路器 DW15-4000/4000 380 4000 — — — 80 低壓熔斷器 RM10系列 380 — — — — —

29、 電壓互感器 JDG3-0.5 380/100 — — — — — 電流互感器 LMZ1 380 2000/53000/5 — — — — 第八章 變電所低壓干線、支線上的熔絲及型號 （一）保護(hù)電力線路的熔斷器熔體電流的選擇 保護(hù)線路的熔體電流，應(yīng)滿足下列條件： 1. 熔體額定電流應(yīng)不小于線路的計算電流，以使熔體在線路正常運行時不致熔斷，即 2. 熔體額定電流還應(yīng)躲過線路的尖峰電流，以使熔體在線路上出現(xiàn)正常尖峰電流時也不致熔斷。由于尖峰電流是短時最大電流，而熔體加熱熔斷需一定時間，所以滿足條件為： 式中，K為小于1的計算

30、系數(shù)。對供單臺電動機(jī)的線路熔斷器來說，此系數(shù)應(yīng)根據(jù)熔斷器的特性和電動機(jī)的起動情況決定：起動時間在3s以下（輕載起動），宜取K=0.25~0.35；起動時間在3~8s（重載起動），宜取K=0.35~0.5；啟動時間超過8s或頻繁起動、反接制動，宜取K=0.5~0.8。對多臺電動機(jī)的線路熔斷器來說，此系數(shù)應(yīng)視為線路上容量最大的一臺電動機(jī)的起動情況、線路尖峰電流與計算電流的比值接近于1，則可取K=1.但必須說明，由于熔斷器品種繁多，特性各異，因此上述有關(guān)計算系數(shù)K的統(tǒng)一取值方法都不一定很恰當(dāng)，故GB50055—1993《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：保護(hù)交流電動機(jī)的熔斷器熔體額定電流“應(yīng)大于電動機(jī)

31、的額定電流，且其安秒特性曲線計及偏差后略高于電動機(jī)恰當(dāng)電流和起動時間交點。當(dāng)電動機(jī)頻繁起動和制動，熔體的額定電流應(yīng)再加大1~2級?！? 3. 熔斷器保護(hù)還應(yīng)與被保護(hù)的線路相配合，使之不致發(fā)生因過負(fù)荷和短路引起絕緣導(dǎo)線或電纜過熱起燃而熔體不熔斷的事故，因此還應(yīng)滿足條件： 式中，為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許載流量；為絕緣導(dǎo)線和電纜的允許短路是過負(fù)荷倍數(shù)。如果熔斷器只作短路保護(hù)時，對電纜和絕緣導(dǎo)線，取2.5；對明敷絕緣導(dǎo)線，取1.5。如果熔斷器不只作短路保護(hù)，而且要求作過負(fù)荷保護(hù)時應(yīng)取為1（當(dāng)則取為0.85）。對有爆炸性氣體和粉塵的區(qū)域內(nèi)的線路應(yīng)取為0.

32、8。 (二) 保護(hù)電力變壓器的熔斷器熔體電流的選擇 保護(hù)變壓器的熔斷器熔體電流，根據(jù)經(jīng)驗，應(yīng)滿足下式要求： 式中，為變壓器的額定一次電流。 上式考慮了以下三個因素： 1. 熔體電流要躲過變壓器允許的正常過負(fù)荷電流。油浸式變壓器的正常過負(fù)荷，在室內(nèi)可達(dá)20%，室外可達(dá)30%。正常過負(fù)荷下熔斷器不應(yīng)熔斷。 2. 熔體電流要躲過來自變壓器低壓側(cè)的電動機(jī)自啟動引起的尖峰電流。 3. 熔體電流還要躲過變壓器自身的勵磁涌流。勵磁涌流又稱空載合閘電流，是變壓器在空載投

33、入時或者在外部故障切除后突然恢復(fù)電壓時所產(chǎn)生的一個電流。 （三）保護(hù)電壓互感器的熔斷器熔體電流的選擇 由于電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷很小，因此保護(hù)高壓電壓互感器的RN2型熔斷器的熔體額定電流一般為0.5A。 （四）熔斷器的選擇與校驗 選擇熔斷器是應(yīng)滿足下列條件： 1. 熔斷器的額定電壓應(yīng)不低于線路的額定電壓。 2. 熔斷器的額定電流應(yīng)不小于它所裝熔體的額定電流。 3. 熔斷器的類型應(yīng)符合安裝條件（戶內(nèi)或戶外）及被保護(hù)設(shè)備對保護(hù)的技術(shù)要求。 熔斷器還必須進(jìn)行斷流能力的校驗： 1. 對限流式熔斷器（如RN

34、1、RT0等），由于限流式熔斷器能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前完全熔斷并熄滅電弧，切除短路，因此需滿足條件： 式中，為熔斷器的最大分?jǐn)嚯娏鳎粸槿蹟嗥靼惭b地點的三相次暫態(tài)短路電流有效值，在無限大容量系統(tǒng)中，。 2. 對非限流式熔斷器（如RW4、RM10等），由于非限流式熔斷器不能在短路電流達(dá)到?jīng)_擊值之前熄滅電弧，切除短路，因此需滿足條件： 式中，為熔斷器安裝地點的三相短路沖擊電流有效值。 3. 對具有斷流能力上下限的熔斷器（如RW4等跌開式熔斷器），其斷流能力的上限應(yīng)滿足下列條件： 式中，為熔斷器的最小分?jǐn)嚯娏?；為熔斷器所保護(hù)線路末端

35、 兩相短路電流（對中性點不接地的電力系統(tǒng)）。 （五）熔斷器保護(hù)靈敏度的檢驗 為了保證熔斷器在其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時可靠的熔斷，按規(guī)定，熔斷器保護(hù)的靈敏度應(yīng)滿足下列條件： 式中，為熔斷器的額定電流；為熔斷器保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運行方式下的最小短路電流；對TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)，為線路末端的單相短路電流或單相接地故障電流；對IT系統(tǒng)和中性點不接地系統(tǒng)，為線路末端的單相短路電流或單相接地故障高壓熔斷器來說，為低壓側(cè)母線的兩相短路電流折算到高壓側(cè)之值；K為靈敏系數(shù)的最小比值，如下表所示。 熔體額定電流 4~10A 16~32A 40~63A 80~200A 250~

36、500A 熔斷 時間 5s 4.5 5 5 6 7 0.4s 8 9 10 11 — 根據(jù)以上原則選擇的低壓干線、支路的熔絲及型號見附圖二 第九章 變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定 (一) 二次回路方案選擇 1) 二次回路電源選擇 二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。 蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟(jì)性差。 考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。 2) 高壓斷路器的控制和信號回路 高壓斷路

37、器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號回路。 3) 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 a) 10KV電源進(jìn)線上：電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷電流，裝設(shè)電流表一只。 b) 變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。 c) 電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。 d) 380V的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。 e) 低壓動力線路：裝設(shè)電流表一只。 4) 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ARD）（機(jī)械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（A

38、PD）。 （二）繼電保護(hù)的整定 繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。 由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡單。對線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時限的過電流保護(hù)和瞬時動作的電流速斷保護(hù)；對線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。 繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護(hù)采用反時限過電流保護(hù)裝置。型號都采用GL-25/10 。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運行

39、簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。 此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、速斷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護(hù)。 1)變壓器繼電保護(hù) 變電所內(nèi)裝有兩臺10/0.41000的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為，高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為200/5A，繼電器采用GL-25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。 a)過電流保護(hù)動作電流的整定： ， 故其動作電流： 動作電流整定為4.5A。 b)過電流保護(hù)動作時限的整定 由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護(hù)的10倍動作電流的動作時限整定為。 c)電流速斷保護(hù)速斷電流倍數(shù)整

40、定 取 ，故其速斷電流為： 因此速斷電流倍數(shù)整定為： 2）10KV側(cè)繼電保護(hù) 在此選用GL-25/10型繼電器。由以上條件得計算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護(hù)的10倍動作時限整定為0.5s；過電流保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線路首端的三相短路電流4.889kA；變比為200/5A保護(hù)用電流互感器動作電流為4.5A。下面對高壓母線處的過電流保護(hù)裝置進(jìn)行整定。（高壓母線處繼電保護(hù)用電流互感器變比為200/5A） 整定的動作電流 取，，，故 ， 根據(jù)GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為6A 。 整定的動作時限：

41、母線三相短路電流反映到中的電流: 對的動作電流的倍數(shù)，即：.16 由《反時限過電流保護(hù)的動作時限的整定曲線》確定的實際動作時間：=0.6s。 的實際動作時間： 母線三相短路電流反映到中的電流： 對的動作電流的倍數(shù)，即： 所以由10倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限：。 3）0.38KV側(cè)低壓斷路器保護(hù) 整定項目： (a)瞬時過流脫扣器動作電流整定： 滿足 ：對萬能斷路器取1.35；對塑殼斷路器取2～2.5。 (b)短延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定： 滿足: 取1.2。 另外還應(yīng)滿足前后保護(hù)裝置的選擇性要求，前一級保護(hù)動作時間比后一級至少長一

42、個時間級差0.2s(0.4s,0.6s)。 (c)長延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定： 滿足： 取1.1。 (d)過流脫扣器與被保護(hù)線路配合要求： 滿足： ：絕緣導(dǎo)線和電纜允許短時過負(fù)荷倍數(shù)(對瞬時和短延時過流脫扣器，一般取4.5；對長延時過流脫扣器，取1.1～1.2)。 (e)熱脫扣器動作電流整定： 滿足： 取1.1，一般應(yīng)通過實際運行進(jìn)行檢驗。 結(jié)束語 通過本次課程設(shè)計，把所學(xué)理論知識和生產(chǎn)實際很好的聯(lián)系起來,真正做到了學(xué)以致用，方才覺著自己

43、幾年畢竟沒白學(xué)，能切切實實的解決一些實際問題了。整個設(shè)計過程足足用了近10天，從設(shè)計之初的模糊、困惑到設(shè)計完成之后的豁然開朗，真正地可謂是脫胎換骨。之前對供電設(shè)計系統(tǒng)的認(rèn)識是如何設(shè)計使系統(tǒng)能正常工作，通過設(shè)計才認(rèn)識到之前的觀念是片面的，因為系統(tǒng)所處的環(huán)境是不斷變化的，某一正常工作的系統(tǒng)在特定情況下是不穩(wěn)定的甚至是不正常的，那么對供電系統(tǒng)的設(shè)計就不僅僅是使其能正常工作，恰恰相反設(shè)計的核心卻是系統(tǒng)在環(huán)境不正常的情況下如何工作以避免、減小事故。 不同的企業(yè)對供電系統(tǒng)的設(shè)計要求不同，但不同的供電系統(tǒng)的設(shè)計流程卻基本一致，即有一套成熟的設(shè)計理論。當(dāng)然設(shè)計過程中可以創(chuàng)新，但是對于工程設(shè)計，如果新方案沒有

44、得到充分地論證、實踐，最好還是選擇成熟的設(shè)計的方案，不要一味地追求標(biāo)新立異，增加設(shè)計風(fēng)險，甚至釀出事故。當(dāng)然任何事情都不是絕對的，具體問題具體分析。 本次課程設(shè)計的另一個收獲是學(xué)會了對幾個軟件的使用，其一就是AutoCAD Electrical 2010雖然最終畫圖不是用此軟件繪制的但通過學(xué)習(xí)，已能進(jìn)行比較簡單的設(shè)計。其二就是Altium designer DXP，這個軟件以前用過，但以前的設(shè)計都是電子系統(tǒng)，也就是弱電系統(tǒng)，對于電氣設(shè)計不是該軟件的強(qiáng)項，甚至連最基本的電氣原件庫都沒有，但因其開放性，可自繪原理圖庫，再加上以前對這個軟件比較熟悉，所以最后的主接線圖是用該軟件繪制的。其三就是wo

45、rd文檔的使用，很多問題譬如：公式編輯、表格插入、目錄生成等，都通過這次課程設(shè)計熟悉了。 最后要衷心地感謝陳有根老師，老師豐富的工程經(jīng)驗、對學(xué)生的悉心指導(dǎo)，特別是老師的敬業(yè)負(fù)責(zé)，讓學(xué)生不論是治學(xué)還是為人都受益匪淺！ 參考文獻(xiàn) [1]蘇文成.工廠供電（第2版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [2]唐志平.供配電技術(shù).北京.電子工業(yè)出版社.2007 [3]劉介才編著.供配電技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002 [4]劉介才編.工廠供電（第3版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1998 [5]劉介才.工廠供電簡明設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1993 [6]歐陽昌華.工廠供電講義 附圖 附圖一《某冶金機(jī)械廠變電所電氣主接線圖》 附圖二《某冶金機(jī)械廠平面接線圖》