【電氣工程及其自動化】某車間變電所電氣部分設計終稿

A 根底理論 B 應用研究 C 調(diào)查報告 D 其他本科生畢業(yè)論文設計某車間變電所電氣局部設計二級學院：信息科學與技術學院專 業(yè)：電氣工程及其自動化完成日期：2014年5月10日目錄1 概 述11.1 工廠供電的意義和要求11.2 工廠供電設計的一般原那么21.3 原始數(shù)據(jù)分析2小結(jié)42 負荷及無功補償計算52.1 電力負荷52.1.1 電力負荷的分類5 電力負荷的分級及對供電電源的要求62.2 負荷計算62.2.1 機加工一車間負荷計算7 機加工二車間、鉚焊、電修車間的負荷計算92.2.3 變壓器低壓側(cè)有功計算和無功計算9 無功補償計算10 補償前的變壓器容量和功率因數(shù)102.3.2 無功補償容量102.3.3 補償后的變壓器容量和功率因數(shù)10小結(jié)113 主變壓器的選擇及主接線方案確定113.1 變電所主變壓器的選擇113.1.1 確定車間變電所主變壓器型式113.1.2 主變壓器臺數(shù)的選擇113.1.3 主變壓器容量的選擇123.1.4 電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別及其選擇123.2 變電所主接線的選擇13小結(jié)144 短路電流的計算144.1 短路發(fā)生的原因、種類及危害154.2 短路電流計算的目的154.3 短路電流計算154.3.1 確定基準值154.3.2 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值164.3.3 計算K-1點短路電流164.3.4 計算K-2處的短路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量174.3.5 計算K-3點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量174.3.6 短路電路計算結(jié)果18小結(jié)185 電氣一次設備的選擇185.1 電氣設備的選擇原那么185.1.1 電氣設備選擇的一般原那么195.2 電氣一次設備的選擇205.2.1 高壓斷路器的選擇和校驗215.2.2 高壓隔離開關的選擇與校驗215.2.3 高壓熔斷器選擇與校驗225.2.4 電流互感器的選擇與校驗225.2.5 導線的選擇235.2.6 電壓互感器的選擇與校驗245.2.7 低壓斷路器和熔斷器式刀開關的選擇24小結(jié)256 繼電保護的整定256.1 變壓器的繼電保護266.1.1 主變壓器保護配置266.1.2 主變壓器的整定計算276.2 10kV側(cè)繼電保護28側(cè)低壓斷路器保護29小結(jié)307 防雷與接地裝置確實定307.1 防雷裝備確實定307.1.1 直擊雷的過電壓保護317.1.2 雷電侵入波保護317.2 接地與接地裝置317.2.1 接地的有關概念317.2.2 接地裝置確實定32小結(jié)32結(jié) 論34參考文獻35附錄36致謝某車間變電所電氣局部設計摘 要：本設計是關于某車間變電所電氣局部設計，設計內(nèi)容包括原始資料分析、負荷計算及無功補償計算、主接線和主變壓器確實定，然后短路電流的計算，進行局部電氣一次設備的選擇校驗和確定，繼電保護的整定，最后進行防雷接地確定。關鍵詞：變電所；短路電流；繼電保護；電氣設備A workshop Substation Electrical part DesignAbstract：The design which is about the electrical substation of a workshop includes the analysis  the load calculation and the reactive compensation calculation, the option of the main transformer and the primary wiring, then there goes the calculations of short-circuit current ，the choice of  conductors and electrical equipment after the calibration and determination, last but not least, the design of lightning protection ，grounding equipment and power distribution are done. Key words: Transformer substation；short-circuit current；relay protection; electrical equipment1 概 述本章節(jié)概述工廠供電有關根本知識和根本問題，簡介工廠供電的意義，工廠供電設計的一般原那么以及本設計的步驟和任務。 工廠供電的意義和要求工廠供電：指工廠所需電能的供給和分配，亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代工業(yè)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給用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量就是，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)濟生活中應用極為廣泛。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)品本錢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)品本錢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)本錢，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，如果工廠的電能供給突然中斷，那么對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。所以，做好工廠供電工作對于開展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。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)約對于國家經(jīng)濟建設具有十分重要的戰(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，也具有重大的作用。工廠供電的工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)效勞，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須到達以下根本要求：平安 在電能的供給、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故?？煽?應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。優(yōu)質(zhì) 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。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，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應開展。 工廠供電設計的一般原那么按照國家標準GB50052-95?供配電系統(tǒng)設計標準?、GB50053-94?10kV及以下設計標準?、GB50054-95?低壓配電設計標準?等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原那么：1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；一定要遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。2、平安可靠、先進合理；應做到保障人身和設備的平安，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。3、近期為主、考慮開展；應根據(jù)工作特點、規(guī)模和開展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期開展的關系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成局部。工廠供電設計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及開展。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計的有關知識，以便適應設計工作的需要。 1.3 原始數(shù)據(jù)分析1、機加工一車間生產(chǎn)任務 機加工一車間擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓然后配電的任務。2、設計依據(jù)車間用電設備明細表。見表1-1、表1-2；車間變電所配電范圍；車間變電所位置；一車間要求三路供電：15為一路一車間一路、2224為一路一車間二路，621為一路一車間三路，照明為一路同二車間。除為機械加工一車間配電外，還要為機械加工二車間、鑄造、鉚焊、電修車間配電，其用電設備明細表。見表1-2機械加工二車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源其中一回路為照明回路；鑄造車間要求車間變電所低壓側(cè)提供四路電源其中一回路為照明回路；鉚焊車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源其中一回路為照明回路；電修車間要求車間變電所低壓側(cè)提供三路電源其中一回路為照明回路。表1-1機加工一車間用電設備明細表代號設備名稱及型號臺數(shù)單臺容量kW總?cè)萘縦W備注1馬鞍車床C630M12萬能工具磨床M5M13普通車床C620134普通車床C620364.6255旋轉(zhuǎn)套絲機S813916普通車床C62017螺旋紋車床Q11918搖臂鉆床Z3519圓柱立式鉆床Z50402105T單梁吊車111立式砂輪S38l350112牛頭刨床B66523313萬能升降臺銑床X63WT1131314萬能升降臺銑床X52K115滾齒機Y36116插床B503214417弓鋸機G72118立式鉆床Z512119井式回火電阻爐1242420箱式電阻爐1454521普通車床CW61，100122單柱立式車床C5121A123臥式鏜床J681101024單臂刨床B10101707025小結(jié)34表1-2 機加工二，鑄造，鉚焊，電修等車間計算負荷表序號車間名稱容量kW計算負荷備注P30kWQ30kvarS30kW1機加工二車間N01供電回路N02供電回路N03車間照明15512010362鑄造車間N01供電回路N02供電回路N03供電回路N04車間照明16014018086456723鉚焊車間N01供電回路N02供電回路N03車間照明150170745514電修車間N01供電回路N02供電回路N03車間照明15010455小結(jié)供電電源條件： a、電源由35/10kV總降壓變電所采用電纜線路受電，線路長300M。 b、工廠總降壓變電所10kV母線上的短路容量按200MVA計。圖1-1 總降壓變壓器至車間變電所 c、工廠總降壓變電所10kV配電出線定時限過流保護裝置的整定時間top=2s。 d、要求車間變電所功率因數(shù)應在以上。車間內(nèi)的自然條件：當?shù)刈顭嵩缕骄鶞囟葹?5。3、設計內(nèi)容及步驟車間變電所及配電系統(tǒng)設計，是根據(jù)車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的平安可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其根本內(nèi)容有以下幾方面： 車間負荷的分析和計算； 無功負荷的分析和補償計算； 變壓器臺數(shù)、容量、型號的選擇確定； 進行主接線方案比擬并確定主接線； 短路電流計算； 電氣一次設備的選擇； 繼電保護裝置設計； 接地及防雷設計。小結(jié)：本章節(jié)概述工廠供電有關根本知識和根本問題，簡介工廠供電的意義，工廠供電設計的一般原那么以及本設計的步驟和任務。2 負荷及無功補償計算本章內(nèi)容主要是討論和計算供電系統(tǒng)在正常狀態(tài)下的運行負荷。首先簡介工廠電力負荷分級對供電電源的要求及有關概念，然后重點介紹用電設備組計算負荷和工廠計算負荷確實定以及無功補償。 在電力系統(tǒng)中，電力負荷通常指用電設備或用電單位(用戶)，也可以指用電設備或用電單位所消耗的功率或電流(用電量)。2.1 電力負荷 電力負荷的分類電力負荷按照用戶的性質(zhì)分為工業(yè)負荷、農(nóng)業(yè)負荷、交通運輸負荷和生活用電負荷等。 按用途分為動力負荷和照明負荷。動力負荷多數(shù)為三相對稱的電力負荷，照明負荷為單相負荷。按用電設備的工作制分為連續(xù)(或長期)工作制、短時工作制和斷續(xù)周期工作制(或反復短時工作制)三類。這里主要介紹按用電設備工作制分類： a、連續(xù)工作制 這類設備長期連續(xù)運行，負荷比擬穩(wěn)定。如通風機、空氣壓縮機、各類泵、電爐、機床、電解電鍍設備、照明設備等。 b、短時工作制 這類設備的工作時間較短，而停歇時間相對較長。如機床上的某些輔助電動機、水閘用電動機等。這類設備的數(shù)量很少，求計算負荷時一般不考慮短時工作制的用電設備。 c、斷續(xù)周期工作制 這類設備周期性地工作停歇工作，如此反復運行，而工作周期不超過10min。如電焊機和起重機械等。通常用負荷持續(xù)率(或暫載率)來表示其工作特征。負荷持續(xù)率為一個工作周期內(nèi)的工作時間與整個工作周期的百分比值。即 (2-1)式中， 為工作周期；為工作時間；為停歇時間。 對斷續(xù)周期工作制的設備來說，其額定容量是對應于一定的負荷持續(xù)率的。所以，在進行工廠電力負荷計算時，對不同工作制的用電設備的容量需按規(guī)定進行換算。電力負荷的分級及對供電電源的要求 按GB50052-1995規(guī)定，工廠的電力負荷根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電所造成的損失或影響程度，分為以下三級： a、一級負荷一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者，或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者，如重大設備損壞、大量產(chǎn)品報廢、用重要原材料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復等。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要的場所不允許中斷供電的負荷，應視為特別重要的負荷。一級負荷屬于重要負荷，是絕對不允許斷電的。因此，要求有兩路獨立電源供電。當其中一路電源發(fā)生故障時，另路電源能繼續(xù)供電。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩路電源外，還必須增設應急電源。常用的應急電源有：獨立于正常電源的發(fā)電機組；供電網(wǎng)絡中獨立于正常電源的專用饋電線路；蓄電池；干電池等。b、二級負荷二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者，如主要設備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需要長時間才能恢復、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。二級負荷也屬于重要的負荷，要求兩回路供電，供電變壓器通常也采用兩臺。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生故障時，二級負荷不致斷電，或斷電后能迅速恢復供電。c、三級負荷三級負荷為一般電力負荷，所有不屬于一、二級負荷者均屬三級負荷。三級負荷對供電電源沒有特殊要求，一般由單回電力線路供電。 本設計中電力負荷的等級大多為三級負荷。2.2 負荷計算供電系統(tǒng)要能可靠的正常運行，就必須使其元件包括電力變壓器、電器、電線電纜等滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。通過對用電設備組的設備容量進行統(tǒng)計計算求出的，選擇供電系統(tǒng)中各元件的最大負荷值，成為計算負荷。按計算負荷選擇的電力變壓器、電器、電線電纜，如以最大負荷持續(xù)運行，其發(fā)熱溫度不致超出允許值，因而也就不會影響其使用壽命。計算負荷是供電設計計算的根本依據(jù)。如果計算負荷確定過大，將使設備和導線選擇偏大，造成投資和有色金屬的浪費；如果計算負荷確定過小，又將使設備和導線選擇偏小，造成運行時過熱，增加電能損耗和電壓損失，甚至有可能使設備和導線燒毀，造成事故。可見，正確計算電力負荷具有重要意義。 機加工一車間負荷計算 a、由供電工程附錄3可知機床組：一車間一回路13臺總共，屬于大批量生產(chǎn)的機床冷加工電動機組。 查表附錄表1，取=0.2，=0.5，故 2-2 2-3 2-4 2-5 b、一車間二回路：1電阻爐組：2臺總共69 查表可知，取，=1，=0故 2-6 那么 2-7 2-82機床組：序號6-9、11-18、31共15臺總，屬于大批量生產(chǎn)的機床冷加工電動機組。 查表附錄表1，取Kd=0.2，=0.5，故 2-9 2-10 2-11 2-12 35噸吊車：1臺總共 取=15% 換算值為 2-13 查表可知，取Kd =0.15，=0.5，故 2-14 2-15 2-16 2-17c、一車間三回路：機床組：序號22-24 共3臺總，屬于大批量生產(chǎn)的機床冷加工電動機組。 查表附錄表1，取=0.2，=0.5，故 2-18 2-19 2-20 2-21 因此總的計算負荷為取， 2-22 2-23 2-24 2-25 2-26機加工一車間負荷計算結(jié)果如下表，見表2-1所示。表2-1 機加工一車間負荷計算結(jié)果序號設備名稱設備名稱設備容量需要 系 數(shù)計算負荷名牌值換算值/kW/kvarkVA/A1機床組312電阻爐組269691003吊車110.2車間總計34取， 機加工二車間、鉚焊、電修車間的負荷計算機加工二車間、鉚焊、電修車間負荷計算結(jié)果如下表，見表2-2所示。表2-2 機加工二車間、鉚焊、電修車間的負荷計算結(jié)果序號車間名稱供電回路代號設備容量計算負荷kWP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1機加工二車間供電回路155供電回路12036照明回路10100102鑄造車間供電回路16064供電回路1405680N供電回路18072照明回路88083鉚焊車間供電回路15045供電回路17051照明回路77074電修車間供電回路1504590供電回路1460照明回路1010010總計14061189.52 變壓器低壓側(cè)有功計算和無功計算 2-27 2-28 無功補償計算 補償前的變壓器容量和功率因數(shù) 變壓器低壓側(cè)的視在計算負荷為: 2-29 由于主變壓器容量選擇條件為，因此為進行無功補償時，主變壓器容量應選為1000。 這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為 2-30 無功補償容量按要求，變電所高壓側(cè)的，考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠大于其有功功率損耗，一般，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因素應略高于，這里取。要使低壓側(cè)功率因素由提高到，低壓側(cè)需裝設的并聯(lián)電容器容量為 2-31取 2-32 補償后的變壓器容量和功率因數(shù)補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為 2-33因此主變壓器容量可改選為800。比補償前容量減少200。變壓器的功率損耗為 2-34 2-35變電所高壓側(cè)的計算負荷為 2-36 2-37 2-38 2-39補償后工廠的功率因數(shù)為： 2-40這一功率因素滿足不低于的要求由此，可以看出，采用無功補償來提高功率因素能使工廠取得可觀的經(jīng)濟效果。小結(jié)：本章內(nèi)容主要是討論和計算供電系統(tǒng)在正常狀態(tài)下的運行負荷。首先簡介工廠電力負荷分級對供電電源的要求及有關概念，然后重點介紹用電設備組計算負荷和工廠計算負荷確實定以及無功補償。3 主變壓器的選擇及主接線方案確定 變電所主變壓器的選擇 確定車間變電所主變壓器型式 在選擇變壓器時，應選用低損耗節(jié)能型變壓器，如S9系列或S10系列。高損耗變壓器已被淘汰，不再采用。在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器平安的場所，應選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器；供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器S9、S10-M、S11、S11-M等；對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高的場所，宜采用干式電力變壓器SC、SCZ、SG3、SG10、SC6等；對電網(wǎng)電壓波動較大的，為改善電能質(zhì)量應采用有載調(diào)壓電力變壓器SZ7、SFSZ、SGZ3等。本設計選擇S9系列三相油浸自冷電力變壓器。 主變壓器臺數(shù)的選擇 1、應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，應選用兩臺變壓器。對只有少量二級而無一級負荷的變電所，如低壓側(cè)有與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡線作為備用電源，亦可只采用一臺變壓器。 2、季節(jié)性負荷變化較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，可選用兩臺變壓器。 3、一般供三級負荷的變電所，可只采用一臺變壓器。但集中負荷較大者，雖為三級負荷，也可選用兩臺變壓器。4、在確定變電所主變壓器的臺數(shù)時，應適當考慮負荷的開展，留有一定的余地。由車間的負荷性質(zhì)：三班工作制，年最大負荷利用小時數(shù)為3500h。三級負荷，因此可以確定選擇采用只裝有一臺主變壓器。 主變壓器容量的選擇 對于只裝有一臺主變壓器的小型變電所，其主變壓器容量應滿足全部用電設備總計算負荷需要，即,此處的計算負荷為885，無功補償后的計算負荷為,容量不是很大，所以選變壓器容量選擇為800。 電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別及其選擇電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對應的線電壓之間不同相位關系。610kV配電變壓器(二次側(cè)電壓為220/380V)有Yyn0(即)和Dyn11(即)兩種常見的聯(lián)結(jié)方式。 近年來Dyn11聯(lián)結(jié)的配電變壓器開始得到推廣應用，與Yyn0聯(lián)結(jié)的電力變壓器相比，其有如下優(yōu)點： a、Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器，其3n次諧波電流在三角形接線的一次繞組內(nèi)形成環(huán)流，不會注入到公共的高壓電網(wǎng)中，更有利于抑制高次諧波電流； b、Dyn11聯(lián)結(jié)的變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗小得多，從而更有利于低壓單相接地短路故障的保護和切除。 c、Dynll聯(lián)結(jié)變壓器承受單相不平衡負荷的能力遠比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器高得多。Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器中性線電流一般不超過其二次繞組額定電流的25，而Dynll聯(lián)結(jié)變壓器的中性線電流允許到達相電流的75以上。因此GB50052-1995?供配電系統(tǒng)設計標準?規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時，宜于選用Dynll聯(lián)結(jié)變壓器。但在TN和TT系統(tǒng)中由單相不平衡負荷引起的中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25，且其一相的電流在滿載時不致超過額定值時，可選用Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器。故本設計中電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別選用Dyn11聯(lián)結(jié)。綜上變壓器選擇S9-800/106-Dyn11，變壓器參數(shù)見下表3-1： 表3-1 變壓器參數(shù)表額定容量kVA額定電壓/kV聯(lián)結(jié)組標號損耗/W空載電流阻抗電壓一次二次空載負載80010Dyn111400750053.2 變電所主接線的選擇只裝有一臺主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線。根據(jù)其高壓側(cè)采用的開關電器不同，有一下三種比擬典型的主接線方案。1、高壓側(cè)采用隔離開關熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線圖。這種接線圖，受隔離開關和跌開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制一般只用于500及一下容量的變電所中。這中變電所相當簡單經(jīng)濟，但供電可靠性不高，當主變壓器或高壓側(cè)停電檢修或發(fā)生故障時，整個變電所要停電。由于隔離開關和跌開式熔斷器不能帶電操作，因此變電所送電和停電的操作程序比擬麻煩，如果稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負荷拉閘的嚴重事故，而且在熔斷器熔斷后，更換熔體需要一定的時間，從而影響供電可靠性，但是這種主接線對于三級負荷的小容量變電所式相當適宜的。當此處的容量已超過了500。不采用此主接線圖。2、高壓側(cè)采用負荷開關熔斷器或負荷型跌開式熔斷器的變電所主接線圖。由于負荷開關和負荷型跌開式熔斷器能帶負荷操作，從而使變電所停、送電的操作比上述主接線要簡便靈活得多，也不存在帶負荷拉閘的危險。但在發(fā)生短路故障時，只能是熔斷器熔斷，因此這種主接線仍然存在著排除短路故障時恢復供電的時間較長的缺點，供電可靠性仍然不高。這種主接線一般也只用于三級負荷的變電所?？紤]到生產(chǎn)效率，這種主接線的供電可靠性不高，所以我們不選擇。3、高壓側(cè)采用隔離開關斷路器的變電所主接線圖。這種主接線由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，而且在發(fā)生短路故障時，過電流保護裝置動作，斷路器會自動跳閘，如果短路故障已經(jīng)消除，那么可立即合閘恢復供電。如果配備自動重合閘裝置ARD，那么供電可靠性更高。但如果變電所只此一路電源進線時，一般也只用于三級負荷；但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡線與其他變電所聯(lián)絡時，或另有備用電源時，那么可用于二級負荷，變電所的主接線，應根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，并應滿足平安、可靠、靈活和經(jīng)濟等要求。因此可以確定選擇采用只裝有一臺主變壓器 。 從上可知，此處選擇第3種接線方案：即采用高壓側(cè)采用隔離開關斷路器的變電所主接線，結(jié)合本工程的實際情況經(jīng)過綜合考慮設計出車間變電所的主接線方案圖如下列圖3-1示所示：圖3-1 車間變電所的主接線總結(jié)：主要計算需要的總?cè)萘?，從而選擇變壓器型號和容量，再確定主接線圖。4 短路電流的計算供電網(wǎng)絡中發(fā)生短路時,很大的短路電流會使電器設備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網(wǎng)絡內(nèi)的電壓大大降低,因而破壞了網(wǎng)絡內(nèi)用電設備的正常工作。為了消除或減輕短路的后果,就需要計算短路電流，以正確地選擇電器設備、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件。正確的短路電流的計算對于工程設計的平安和經(jīng)濟合理性有十分重要的意義，可以用于熔斷器的選型，防止設備燒壞。4.1 短路發(fā)生的原因、種類及危害供配電系統(tǒng)中的短路，是指相導體之間或相導體與地之間不通過負載阻抗而發(fā)生的電氣連接，是系統(tǒng)的常見故障之一。1、短路發(fā)生的原因及種類短路發(fā)生的主要原因是系統(tǒng)中某一部位的絕緣遭到破壞。常常是由于雷擊；絕緣老化或外界機械損傷；誤操作等原因引起的。由于本降壓變電所選用了35kV變壓器作為主變，為提高其供電可靠性，應采用中性點不接地系統(tǒng)。對中性點不接地系統(tǒng)，可能發(fā)生的短路類型有：三相短路和兩相短路。在此系統(tǒng)中，出現(xiàn)單相接地時，因故障電流不大，叫做不正常運行狀態(tài)，但不屬于短路故障。2、短路發(fā)生的危害短路電流遠大于正常工作電流，短路電流產(chǎn)生的力效應和熱效應足以使設備受到損壞。短路點附近母線電壓嚴重下降，使接在母線上的其他回路電壓嚴重低于正常工作電壓，會影響電氣設備的正常工作，甚至可能造成電機燒毀等事故。短路點處可能產(chǎn)生電弧，電弧高溫對人身平安及環(huán)境平安帶來危害。不對稱短路可能在系統(tǒng)中產(chǎn)生復雜的電磁過程，從而產(chǎn)生過電壓等新的危害。4.2 短路電流計算的目的1、 電氣主接線的比擬與選擇。2、 選擇斷路器等電氣設備，或?qū)@些設備提出技術要求。3、 為繼電保護的設計以及調(diào)試提供依據(jù)。4、 評價并確定網(wǎng)絡方案，研究限制短路電流的措施。5、 分析計算送電線路對通訊設施的影響。4.3 短路電流計算用標幺制法計算K-1,K-2,K-3處的短路總阻抗標幺值，三相短路電流和短路容量。 確定基準值取得=100MV·A，kV，kV那么基準電流： 4-1 4-2 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值a、電力系統(tǒng)的電抗標幺值： K-1處的短路容量為200MV·A，所以K-1處前級電力系統(tǒng)的阻抗標幺值為： 4-3b、電纜線路的電抗標幺值： ,那么： 4-4c、車間變電所變壓器的電抗標幺值計算： 由于選用的是S9-800/10(6)-Dyn11型變壓器，查?工廠供配電?課本附錄表5知Uk%=5， SN=800kV·A 4-5 4-6 至此，可以繪出短路電路等效電路如下列圖4-1所示： 圖4-1 工廠供電系統(tǒng)等效電路圖 計算K-1點短路電流計算K-1處的三相短路電流周期分量有效值： 4-7 其他三相短路電流： a、三相短路暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流： 4-8 b、三相短路沖擊電流： 4-9 c、三相短路第一個周期短路全電流有效值： 4-10 計算K-2處的短路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量總阻抗標幺值： 4-11 三相短路電流周期分量有效值： 4-12 其他三相短路電流： a、三相短路暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流： 4-13 b、三相短路沖擊電流： 4-14 c、三相短路第一個周期短路全電流有效值： 4-15 三相短路容量： 4-16 計算K-3點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標幺值： 4-17 三相短路電流周期分量有效值： 4-18 其他三相短路電流： a、三相短路暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流： 4-19 b、三相短路沖擊電流： 4-20 c、三相短路第一個周期短路全電流有效值： 4-21 三相短路容量： 4-22 短路電路計算結(jié)果 短路電路計算結(jié)果如下表4-1所示：表4-1短路計算結(jié)果項 目短路點短 路 電流 周 期分 量有效 值kA三 相 短路 暫 態(tài)電 流(kA)三相短路穩(wěn)態(tài)電 流 (kA) 三相短路沖擊電 流 (kA)第 一 個周 期 短路 全 電流 有 效值 三 相 短路 容 量 (MV·A)短 路 總 阻 抗 標幺 值 k-1點11 11 11 200 k-2點 k-3點小結(jié)：為了消除或減輕短路的后果,就需要計算短路電流，以正確地選擇電器設備、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件。正確的短路電流的計算對于工程設計的平安和經(jīng)濟合理性有十分重要的意義，可以用于熔斷器的選型，防止設備燒壞。5 電氣一次設備的選擇5.1 電氣設備的選擇原那么電氣裝置中的載流導體和電氣設備，在正常運行和短路狀態(tài)時，都必須平安可靠地運行。為了保證電氣裝置的可靠性和經(jīng)濟性，必須正確地選擇電氣設備和載流導體。各種電氣設備選擇的一般程序是：先按正常工作條件選擇出設備，然后按短路條件校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。電氣設備和載流導體的設計，必須執(zhí)行國家的有關技術經(jīng)濟政策，并應做到技術先進、經(jīng)濟合理、平安可靠、運行方便和為今后的開展擴建留有一定的余地。 電氣設備選擇的一般原那么 1、按正常工作條件選擇a、類型和型式的選擇。根據(jù)設備的安裝地點、使用條件等因素，確定損失選用戶內(nèi)型還是戶外型；選用普通型還是防污型；選用裝配型還是成套式；選用適合有人值班的還是滿足無人值班的。b、額定電壓。按電氣設備和載流導體的額定電壓不小于裝設地點的電網(wǎng)額定電壓選擇，即但是，限流式熔斷器只能用在與其額定電壓相同的電網(wǎng)中，假設降壓使用的話，融短時產(chǎn)生的過電壓對電網(wǎng)和設備的絕緣造成損害。c、額定電流。所選電氣設備的額定電流，或載流導體長期允許電流，不得小于裝設回路的最大持續(xù)工作電流，即正常運行條件下，各回路的最大持續(xù)工作電流，按表原那么計算。見表5-1：表5-1 各回路最大電流計算線路最大持續(xù)工作電流的計算原那么變壓器回路同時考慮變壓器的只能工廠過負荷的倍數(shù)母線分段或母聯(lián)斷路器回路一般為該母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的持續(xù)工作電流主母線按潮流分步計算饋線帶電抗器出線按電抗器的額定電流計算，因其過載能力很小單回路線包括原有負荷、線路損耗、事故時轉(zhuǎn)移來的負荷三方面之和雙回路線2倍一回線的正常最大負荷2、按短路狀態(tài)進行校驗當電氣設備和載流導體通過短路電流時，會同時產(chǎn)生電動力和發(fā)熱量兩種效應，一方面是電氣設備和載流導體受到很大的電動力作用，同時又使它們的溫度急驟升高，這可能使電氣設備和載流導體的絕緣受到損壞。為此，在進行電氣設備和載流導體的選擇時，必須對短路電流進行電動力和發(fā)熱計算，以驗算動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。為使所選電氣設備和載流導體具有足夠的可靠性和經(jīng)濟性，并在一定時期內(nèi)適應電力系統(tǒng)開展的需要，作驗算用的短路電流需要確定。3、按環(huán)境條件校核選擇電氣設備和載流導體時，應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗。5.2 電氣一次設備的選擇 按照設計要求，需要在車間變電所10kV側(cè)進行電能計量。所以需要在10kV電源進線側(cè)配備電能計量裝置，這里選用GG-1A-J型電能計量柜。由前面的計算可知，需要安裝無功補償電容器組，且需補償?shù)臒o功功率425kvar，假設在低壓側(cè)補償，需要的電容器太多，使得電路復雜，故障率上升。故在高壓側(cè)補償，選用BWF6.3-100-1電容5個，BWF10.5-25-1電容1個并連接入。所以選擇兩個高壓出線柜，這里選用GG-1A(F)-07S和GG-1A(F)-03型高壓出線柜。一次設備選擇校驗見表5-2：表5-2 一次設備選擇的校驗項一次設備名稱額定電壓V額定電流A開斷電流kA短路電流校驗環(huán)境條件其 它動穩(wěn)定熱穩(wěn)定上下壓熔斷器上下壓熔斷器操作性能高壓負荷開關操作性能高壓斷路器操作性能低壓刀開關操作性能低壓負荷開關操作性能低壓熔斷器操作性能電流互感器二次負載準確級電壓互感器二次負載準確級并聯(lián)電容器額定容量母 線電 纜支柱絕緣子穿墻套管備 注表中“表示必須校驗工程，“表示不必校驗工程“便是一般可不校驗 高壓斷路器的選擇和校驗 高壓斷路器的選擇該回路為10kV電壓等級，故可選用少油斷路器。該斷路器安裝在戶內(nèi)，應選用戶內(nèi)式斷路器?；芈冯妷?0kV，因此選用額定電壓的斷路器。回路電流38.2A，選用斷路器的額定電流38.2A。綜合上述因素所以選擇高壓斷路器的型號為SN10-10/630。 高壓斷路器的校驗 動穩(wěn)定校驗：， ， ， 滿足要求。 熱穩(wěn)定校驗： ，滿足要求。 斷流能力校驗：，滿足要求。 高壓隔離開關的選擇與校驗隔離開關的配置接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關。斷路器的兩側(cè)均應配置隔離開關，以便進出線不停電檢修。隔離開關的選擇該隔離開關安裝在戶內(nèi)，應選擇戶內(nèi)式隔離開關?；芈冯妷?0kV，因此選用額定電壓kV的隔離開關。回路電流38.2A，選用隔離開關的額定電流38.2A，考慮到隔離開關是與相應的斷路器配套使用，所以相應回路的電流也與斷路器相同，即：。 隔離開關的校驗動穩(wěn)定校驗： 5-1熱穩(wěn)定校驗： 5-2因此選擇隔離開關的型號為GN8-10/600和GN6-10/600，經(jīng)校驗，滿足要求。 高壓熔斷器選擇與校驗列出熔斷器的有關參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比擬，見下表：計算數(shù)據(jù)因此由表可選擇熔斷器的型號為RN2-10/0.5，經(jīng)校驗，滿足要求。 電流互感器的選擇與校驗10kV主變側(cè)電流互感器的配置原那么：對非直接接地系統(tǒng)，可按三相或兩相配制，一般進線側(cè)按三相配置，饋線側(cè)按兩相配置；本車間變電所10kV配電裝置為戶內(nèi)式，因此電壓互感器也為戶內(nèi)干式絕緣；根據(jù)10kV保護和測量、計費的需要，電流互感器二次繞組應分別配置計量、測量、保護三種繞組，共計需要3個繞組。10kV主變側(cè)電流互感器的一次回路額定電壓選擇電流互感器的一次額定電壓選擇必須滿足： 5-310kV主變側(cè)電流互感器的一次回路額定電流選擇電流互感器的一次額定電流選擇必須滿足： I 電流互感器的一次額定電流電流互感器一次最大工作電流考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的，因此電流互感器的一次額定電流可選用與此匹配的等級。準確度選擇按照常規(guī)設計，一般二次繞組準確度選擇：計量、測量繞組0.5級，保護繞組10P級。動穩(wěn)定校驗： 5-4 熱穩(wěn)定校驗： 5-5因此選擇電流互感器的型號為LQJ-10，經(jīng)校驗，滿足要求。5.2.5 導線的選擇 考慮到各車間每個供電回路的計算電流大小不一，所以根據(jù)計算電流對各個供電回路的導線的進行選擇，可以盡可能的減小本錢而又不浪費導線。各車間的溫度條件為：當?shù)刈顭嵩碌钠骄鶞囟葹?5。a、機加一車間配電導線的選擇： 由前面的計算可知，機加一車間的計算電流為216.64A，所以應該采用明敷方式布線。查附錄表19-1得環(huán)境溫度為25攝氏度時35攝氏度以下明敷的BLV型截面為的銅芯塑料絕導線,滿足發(fā)熱條件，因此相線截面選為。中性線截面A0的選擇按,選擇A0=75。由于應選擇 ，所以，機加一車間導線型號可表示為 。b、機加二車間，鑄造車間，鉚焊車間，電修車間各供電回路導線的選擇：機加二車間，鑄造車間，鉚焊車間，電修車間；這幾個車間各供電回路的最大計算電流為?？紤]到用電平安和工廠電纜管理的方便。我們采用四線穿鋼管的布線方式。查?工廠供配電?課本附錄表19-2得+25攝氏度時4根單芯線穿鋼管SC的BV-500型截面120的導線允許載流量 。因此按發(fā)熱條件相線截面選為。中性線截面A0的選擇按，A0=。由于，應選擇。所以，機加車間導線型號可表示為: c、各車間照明回路的導線選擇：照明回路計算電流小，故利用2根導單芯線穿塑料管的布線方式。查課本附錄表19-3得+25攝氏度時2根單芯線穿硬塑料管PC的BX-500型截面為2.5 的導線允許載流量為，因此按發(fā)熱條件選擇截面為。所以各個車間照明回路的導線型號可以表示為：5.2.6 電壓互感器的選擇與校驗列出互感器的有關參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比擬，見下表：計算數(shù)據(jù)JDZ-1010kV10kV由選擇結(jié)果可見條件滿足。10kV側(cè)一次設備參數(shù)見表5-3：表5-3 10kV側(cè)一次設備參數(shù)表電氣設備名稱型號主要技術參數(shù)kVAkA其它高壓斷路器SN10-101063016高壓隔離開關GN8-10GN6-1010600高壓熔斷器RN2-101050電流互感器LQJ-1010100/5電壓互感器JDZ-10避雷器FS4-1010柜外形尺寸長×寬×高1200mm×1200mm×3100mm 低壓斷路器和熔斷器式刀開關的選擇照明回路對于平安和生產(chǎn)有著很大的重要性，如果發(fā)生了事故將會造成嚴重的損失或人員傷亡，其計算電流也比擬小。所以選擇低壓斷路器作為照明回路開關的本錢也不會很高。單各車間的動力供電回路計算電流很大，選用低壓斷路器的本錢也會很高，各生產(chǎn)機械也可以允許短時間的停電檢修。所以選用低壓熔斷器式刀開關作為動力回路的開關。a、照明回路低壓短路器的選擇：在照明回路我們選擇包含DZX-100/3的低壓配電屏PGL2-40。b、各車間動力回路的配電設備選擇：機加一車間：該車間的其計算電流為216.64A,因此選擇包含HD13-400/31開啟式刀開關，HR3-400/32型低壓熔斷器式刀開關，LMZ1-0.5 250/5 電流互感的低壓配電屏PGL2-14接入。機加二車間：該車間要求提供兩個供電回路，其中回路1和回路2 的計算電流分別為和。應選擇含有HR3-200/32型低壓熔斷器式刀開關， LMZ1-0.5 200/5 型電流互感器的低壓配電屏PGL2-14接入