48 某 機械廠降壓變電所的電氣設計

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1、1 緒論 工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，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應用；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，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。 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。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

2、本中所占的比重一般很小。如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 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。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，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，就必須達到以下基本要求：首先是安全，在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。其次是要可靠， 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。再者就是優(yōu)質(zhì)，電力系統(tǒng)應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。還有就是要經(jīng)濟，供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能

3、地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量[1]。 目前，我國一般大、中型城市的市中心地區(qū)每平方公里的負荷密度平均已達左右，有些城市市中心局部地區(qū)的負荷密度甚至高達上萬千瓦，乃至幾萬千瓦，且有繼續(xù)增長的勢頭。因此供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是：提高供電電壓：如以進城，用配電。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。 簡化配電的層次：如按的電壓等級供電。逐步淘汰等級：因為過細的電壓分級不利于電氣設備制造和運行 業(yè)的發(fā)展。提高設備配套能力，只是由于我國在設備上 還不能全面配套而尚未推廣。 廣泛使用配電自動化系統(tǒng)：借助計算機技術和網(wǎng)絡通信技術，對 配電網(wǎng)進行離線和在線的智能化監(jiān)控管理。做

4、到保護、運行、管理的 自動化，提高運行人員工作效率，增強供配電系統(tǒng)可靠性。 1.1 工廠供電設計的一般原則 按照國家標準GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB50053-94 《10kv及以下設計規(guī)范》、GB50054-95 《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則： （1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； （2） 安全可靠、先進合理； （3） 近期為主、考慮發(fā)展； （4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 1.2 工廠供電設計的基本內(nèi)容 工廠供電設計主要內(nèi)容包括工廠變配電所設計、工廠高壓配電線路設計、車間低壓配電線路設計及電氣照明設計等。其基本內(nèi)

5、容如下： （1）負荷計算 全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。 （2）工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。 （3）工廠總降壓變電所主結線設計 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟，安裝

6、容易維修方便。 （4）廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設計 根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計算出導線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結構與敷設方式設計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設要求和架空線路桿位明細表以及工程預算書表達設計成果。 （5）工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行

7、方式下的短 路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。 （6）改善功率因數(shù)裝置設計 按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。 （7）變電所高、低壓側(cè)設備選擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設備，如隔離開關、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定

8、檢驗。用總降壓變電所主結線圖，設備材料表和投資概算表達設計成果。 （8）繼電保護及二次結線設計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡線斷路器，皆需要設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。設計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達設計成果。 （9） 變電所防雷裝置設計 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)生反擊

9、現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地電阻計算[2]。 2 負荷計算和無功功率補償 2.1 負荷計算 表2.1 機械廠負荷計算表 編號 名稱 類別 設備 容量 需要 系數(shù) 計 算 負 荷 1 鑄造車間 動力 320 0.35 0.67 1.1 112 123.2 166.5 252.97 照明 6.5 0

10、.8 1 0 5.2 0 5.2 7.9 小計 326.5 　 　 1.1 117.2 123.2 171.7 260.87 2 鍛壓車間 動力 245 0.25 0.6 1.33 61.25 81.46 101.9 260.87 照明 7 0.72 1 0 5.04 0 5.04 7.66 小計 252 　 　 1.33 66.29 81.46 106.94 268.53 3 金工車間 動力 35 0.2 0.62 1.26 7 8.82 11.26 17.1

11、 照明 6 0.8 1 0 4.8 0 4.8 7.3 小計 41 　 　 1.26 11.8 8.82 16.05 24.4 4 工具車間 動力 350 0.28 0.64 1.2 98 117.6 153.1 232.6 照明 7 0.75 1 0 5.25 0 5.25 7.97 小計 357 　 　 1.2 103.25 117.6 158.35 240.57 5 電鍍車間 動力 230 0.5 0.75 0.88 115 101.2 153.2 232.76 照明

12、6 0.78 1 0 4.68 0 4.68 7.11 小計 236 　 　 0.88 119.68 101.2 157.88 239.87 6 熱處理車間 動力 125 0.5 0.72 0.96 62.5 60 86.6 131.57 照明 5 0.75 1 0 3.75 0 3.75 5.7 小計 130 　 　 0.96 66.25 60 90.35 137.27 7 裝配車間 動力 145 0.35 0.7 1.02 50.75 51.77 72.5 110.2 照明

13、 7.5 0.7 1 0 5.25 0 5.25 7.8 小計 152.5 　 　 1.02 56 51.77 77.75 118 8 機修車間 動力 148 .0.23 0.65 1.17 34.04 39.83 52.4 79.6 照明 4 0.85 1 0 3.4 0 3.4 5.17 小計 152 　 　 1.17 37.44 39.83 55.8 84.77 9 鍋爐房 動力 88 0.75 0.75 0.88 66 58.08 87.9 133.6 照明 2 0.

14、8 1 0 1.6 0 1.6 2.4 小計 90 　 　 0.88 67.6 58.08 89.5 136 10 倉庫 動力 25 0.35 0.85 0.62 8.75 5.425 10.3 15.6 照明 1.2 0.7 1 0 0.84 0 0.84 1.28 小計 26.2 　 　 0.62 9.59 5.425 11.14 16.88 11 生活區(qū) 照明 280 0.72 0.92 0.43 201.6 86.69 219.4 333.3 總計 （380V側(cè)） 動

15、力 1711 856.7 734.07 1154.9 1860.5 照明 332.2 計入=0.9 =0.95 0.74 771.03 697.4 1039.6 1579.6 2.2 無功功率補償 由表2.1可知，該廠380V側(cè)最大負荷是的功率因數(shù)只有0.74.而供電部門要求該廠10KV進線側(cè)最大負荷是功率因數(shù)不應該低于0.94?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷是功率因素應稍大于0.94，暫取0.94來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量： QC = P30( tanφ1 - tanφ

16、2)=771.03( tan(arccos0.74) - tan(arccs0.94))Kvar=372.35Kvar 故選PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺與方案3（輔屏）4臺相組合，總共容量。 因此無功補償后工廠380V側(cè)和10KV側(cè)的負荷計算如表2.2所示。 表2.2 無功補償后工廠的計算的負荷 項 目 計算負荷 380V側(cè)補償前負荷 0.74 771.03 697.04 1039.6 1579.6 380V側(cè)無功補償容量 -420

17、 380V側(cè)補償后負荷 0.94 771.03 277.04 819.3 1244.78 主變壓器功率損耗 13.3 53.3 10kV側(cè)負荷總計 0.94 784.33 330.34 851.1 49.1 3 變電所位置和型式的選擇 工廠是10kv以下，變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。在工廠的平面圖下側(cè)和左側(cè)，分別作一條直角坐標的x軸和y軸，然后測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置，p1、p2、p3……p10分別代表廠房1、2、3……10號的功率，設定p1、p2……p10并設定p11為生活區(qū)的中心

18、負荷。而工廠的負荷中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標： (3.1) (3.2) 變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心。 圖3.1 機械廠總平面圖 在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一條直角坐標的x軸和y軸，然后測出各車間（建筑）和生活區(qū)負荷點的坐標位置p1(2.5,5.51)；p2(3.6,3.54)；p3(5.56,1.3)；p4(4,6.7)；p5(6.2,6.7);p6(6.2,5)；p7(6.2,3.4)；p8(8.55,6.7)；p9(8.55,5)；p10(8.55,3.4)；p0(

19、1.2,1.1)（工廠生活區(qū)），如圖3-1所示：而工廠的負荷中心假設在P（x，y），其中P=P1+P2+P3…=∑Pi。仿照《力學》計算重心的力矩方程，可得負荷中心的坐標如圖3-2： 由計算結果可知，x=4.33 y=4.17工廠的負荷中心在2號廠房的東北角?？紤]的方便進出線及周圍環(huán)境情況，決定在2號廠房的東側(cè)緊靠廠房修建工廠變電所，其型式為附設式。 4 變電所主變壓器的選擇和主接線方案的選擇 4.1 變電所主變壓器的選擇 根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案： （1）裝設一臺主變壓器型式采用S9型，而容量根據(jù)式，選771.0

20、3KAV，即選一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器[3]。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。 圖4.1 裝設一臺主變壓器的主接線方案 （2）裝設兩臺主變壓器的主接線方案，如圖4.2所示 圖4.2 裝設兩臺主變壓器的主接線方案 （2）裝設兩臺主變壓器型式亦采用S9型，而每臺變壓器容量按式和式選擇，即SNT ≈(0.6~0.7)×771.03KAV=(462.62~539.72)KAV 且 因此選兩臺S9-800/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源亦由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。主變壓器的聯(lián)結組均采用Yyn0。

21、 4.2 變壓器主接線方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器方案可設計下列兩種主接線方案： （1） 裝設一臺主變壓器的主接線方案，如圖4.1所示 4.3 兩種主接線方案的技術經(jīng)濟比較 兩種主結線方案的技術經(jīng)濟比較如表4.1所示： 表4.1 兩種主接線方案的比較 比較項目 裝設一臺主變的方案 裝設兩臺主變的方案 技術指標 供電安全性 滿足要求 滿足要求 供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求 供電質(zhì)量 由于一臺主變，電壓損耗較大 由于兩臺主變并列，電壓損耗小 靈活方便性 只一臺主變，靈活性稍差 由于有兩臺主變，靈活性較好 擴建適應性 稍差一些

22、更好一些 經(jīng) 濟 指 標 電力變壓器的綜合投資 由手冊查得S9—1000/10單價為15.1萬元，而由手冊查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為2×15.1萬元=30.2萬元 由手冊查得S9—800單價為10.5萬元，因此兩臺綜合投資為4×10.5萬元=42萬元，比一臺變壓器多投資11.8萬元 高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額 查手冊得 GG—A（F）型柜按每臺4萬元計，查手冊得其綜合投資按設備價1.5倍計，因此其綜合投資約為4×1.5×4=24萬元 本方案采用6臺GG—A（F）柜，其綜合投資額約為6×1.5×4=36萬元

23、，比一臺主變的方案多投資12萬元 電力變壓器和高壓開關柜的年運行費 參照手冊計算，主變和高壓開關柜的折算和維修管理費每年為6.2萬元 主變和高壓開關柜的折舊費和維修管理費每年為8.94萬元，比一臺主變的方案多耗274萬元 供電貼費 按800元/KVA計，貼費為1000×0.08=80萬元 貼費為2×800×0.08萬元=128萬元，比一臺主變的方案多交48萬元 從表4.1可以看出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設一臺主變的主接線方案，但按經(jīng)濟指標，則裝設一臺主變的方案優(yōu)于裝設兩臺主變的方案，因此決定采用裝設兩臺主變的方案。（說明：如果工廠負荷近期可有較大增

24、長的話，則宜采用裝設兩臺主變的方案。） 5 短路電流的計算 5.1 繪制計算電路 如圖5-1本廠的供電系統(tǒng)采用兩路電源供線，一路為距本廠15km的變電站經(jīng)LJ-120架空線，該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為300MVA；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡線。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5.1 短路計算電路 5.2 確定短路計算基準值 設，，即高壓側(cè)，低壓側(cè)，則 : 5.3 計算短路電路中各元件的電抗標幺值

25、 （1） 電力系統(tǒng) 已知,SOC=300MVA，故 X*1=100MVA/300MAV=0.33 （2） 架空線路 查附錄A-12，得LJ-120的，X0=0.341Ω/km，而線路長25km，故 （3）電力變壓器 查表2-8，得，故 因此繪短路計算等效電路如圖5.2所示。 圖5.2 等效電路 5.4 10KV側(cè)三相短路電流和短路容量 （1） 總電抗標幺值

26、 （2） 三相短路電流周期分量有效值 I(3)K-1===0.685KA （3） 其他短路電流 I(3)=I∞(3)=I(3)(K-1)=0.685KA i(3)sh=2.55I(3)=2.55×0.685KA=1.75KA I(3)sh=1.51I(3)=1.51×0.685KA=1.03KA （4）三相短路容量

27、 S(3)K-1===12.45MVA 5.5 380V側(cè)三相短路電流和短路容量 （1） 總電抗標幺值 （2）三相短路電流周期分量有效值 I(3)K-2===13.3KA （3）其他短路電流 （4）三相短路容量 以上計算結果綜合如表5.1 表5.1 短路的計算結果 短路計算點 三相短路電流/kA 三相短路容量/MVA k

28、-1 0.685 0.685 0.685 1.75 1.03 12.45 k-2 13.3 13.3 13.3 24.5 14.5 9.23 6 變電所一次設備的選擇校驗 6.1 10kV側(cè)一次設備的選擇校驗 表6.2 10kV側(cè)一次設備的選擇校驗 選擇校驗項目 電 壓 電 流 斷 流 能 力 動 穩(wěn) 定 度 熱 穩(wěn) 定 度 其 他 裝置地點條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10KV 57.7A 13.3A 24.5KA 123.8 一 次 設備型號規(guī)格 額定參數(shù)

29、 高壓少油斷路器SN10-10I/630 10kV 630A 16kA 40kA 512 高壓隔離開關GN-10/200 10kV 200A 25.5KA 500 高壓熔斷器RN2-10 10kV 0.5A 50kA 電壓互感器JDJ-10 10/0.1kV 電壓互感器JDZJ-10 電流互感器LQJ-10 10Kv 100/5A 31.8KA 81 二次負荷0.6Ω 避雷器FS4-10 10kV 戶 外 式 高 壓隔離開關

30、GW4-15G/200 12kV 400A 25KA 500 表6.1所選一次設備均滿足要求。 6.2 380V側(cè)一次設備的選擇校驗 表6.1 380V側(cè)一次設備的選擇校驗 選擇校驗項目 電 壓 電 流 斷 流 能 力 動 穩(wěn) 定 度 熱 穩(wěn) 定 度 其 他 裝置地點條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 380 1350.5 0.685 1.75 0.33 一次設備型號規(guī)格 額定參數(shù) 低壓斷路器DW15-1500/3D 380V 1500A 40kV

31、 低壓斷路器DZ20-630 380V 630A 30kA 低壓斷路器DZ20-200 380V 200A 25kA 低壓刀開關HD13-1500/30 380V 1500A 電流互感器LMZJ1-0.5 500V 1500/5A 電流互感器LMZ1-0.5 500V 100/5 160/5 表6.2所選一次設備均滿足要求。 6.3 高低壓母線的選擇 參照表5—28，10kV母線選LMY-3（），即母線尺寸為；380V母線選LMY-3,即母線尺寸為，而中性線母線尺寸為

32、。 7 變電所進出線以及鄰近單位聯(lián)絡線的選擇 7.1 10kV高壓進線和引入電纜的選擇 （1）10kV高壓進線的選擇校驗采用LJ型鋁絞線架空敷設，接往10kV公用干線[4]。 1) 按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度，查表8-36，初選LJ-16，其380C時的滿足發(fā)熱條件。 2）校驗機械強度查表8-34，最小允許截面，因此按發(fā)熱條件選擇的LJ-16不滿足機械強度要求，故改選LJ-35。 由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。 （2）由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及土壤溫度查表8

33、-44，初選纜芯截面為的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗短路熱穩(wěn)定 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 式中C值由表5-13差得；按終端變電所保護動作時間0.5s，加斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s計，故。 因此YJL22-10000-325電纜滿足短路熱穩(wěn)定條件。 7.2 380V低壓出線的選擇 （1）饋電給1號廠房（鑄造車間）的線路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至1號廠

34、房距離約為80m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又1號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 （2）饋電給2號廠房（鍛壓車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設[5]。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖

35、量得變電所至2號廠房距離約為86m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又2號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 （3）饋電給3號廠房（金工車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面

36、圖量得變電所至3號廠房距離約為105m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又3號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇[6]。 （4）饋電給4號廠房（工具車間）的線路采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓損耗 由圖3

37、.1所示工廠平面圖量得變電所至4號廠房距離約為150m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又4號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 （5）饋電給5號廠房（電鍍車間）的線路亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓損耗

38、 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至5號廠房距離約為42m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又5號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 （6）饋電給6號廠房（熱處理車間）的線路用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓

39、損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至6號廠房距離約為55m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又4號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 (7)饋電給7號廠房（裝配車間）的線路亦用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校

40、驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至7號廠房距離約為78m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又4號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 (8)饋電給8號廠房（機修車間）的線路 亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿足發(fā)熱條件

41、。 2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至8號廠房距離約為48m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又8號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 (9)饋電給9號廠房（鍋爐房）的線路 亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截面，其，滿

42、足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至9號廠房距離約為65m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又4號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 (10)饋電給10號廠房（倉庫）的線路 亦采用的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度，查表8-43，初選纜芯截

43、面，其，滿足發(fā)熱條件。 2）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至6號廠房距離約為55m，而由表8-42查得的鋁芯電纜（按纜芯工作溫度計），，又4號廠房的，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 3) 短路熱穩(wěn)定度校驗 按式計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面 由于前面按發(fā)熱條件所選的纜心截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為的電纜，即選的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇。 （11）饋電給生活區(qū)的線路 采用BLX-1000型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設。 1）按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度為，查表8-40，初選,其時的，滿足發(fā)

44、熱條件。 2）校驗機械強度 查表8-35，最小允許截面積，因此滿足機械強度要求。 3）校驗電壓損耗 由圖3.1所示工廠平面圖量得變電所至生活區(qū)負荷中心距離約86m，而由表8-36查得其阻抗與近似等值的LJ-240的阻抗,，又生活區(qū)，，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 7.3 作為備用電源的高壓聯(lián)絡線的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設，與相距約2km的鄰近單位變配電所的10kV母線相聯(lián)。 (1)按發(fā)熱條件選擇 工廠二級負荷容量共332.7KVA,,而最熱月土壤平均溫度為,

45、因此查表8-44，初選纜芯截面為的交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜，其,滿足發(fā)熱條件。 (2)校驗電壓損耗 由表8-42可查得纜芯為25mm的鋁芯電纜的 (纜芯溫度按計)，，而二級負荷的線路長度按2km計，因此按式得： 故滿足允許電壓損耗的要求。 (3)短路熱穩(wěn)定校驗 按本變電所高壓側(cè)短路校驗，由前述引入電纜的短路熱穩(wěn)定校驗，可知纜芯的交聯(lián)電纜是滿足短路熱穩(wěn)定要求的. 綜合以上所選變電所進出線和聯(lián)絡線的導線和電纜型號規(guī)格如表7.1所示。 表7.1變電所進出線和聯(lián)絡線的導線和電纜型號規(guī)格 線路名稱 導線或電纜的型號規(guī)格 10kV電源進線 LJ-35鋁絞線（三相三線架空） 主

46、變引入電纜 YJL22-10000-325交聯(lián)電纜（直埋） 380 V 低 壓 出 線 至1號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至2號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至3號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至4號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至5號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至6號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至7

47、號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至8號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至9號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至10號廠房 VLV22-1000-3300+1150 四芯塑料電纜（直埋） 至生活區(qū) 單回路，回路線3LJ-240（架空） 與鄰近單位10kV聯(lián)絡線 YJL22-10000-325交聯(lián)電纜（直埋） 8 電氣主接線圖 8.1 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。 考慮到交流操作電源可使

48、二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護方便。這里采用交流操作電源。 2) 高壓斷路器的控制和信號回路 高壓斷路器的控制回路取決于操作機構的形式和操作電源的類別。結合上面設備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機構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 這里根據(jù)GBJ63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應絕緣監(jiān)視裝置。 a) 10KV電源進線上：電能計量柜裝設有功電能表和無功電能表；為了解負荷電流，裝設電流表一只。 b) 變電所每段母線上：裝設電壓表測量電壓并裝設絕緣檢測裝置。 c) 電力變壓器高壓側(cè)：裝設電流表和有功電能表各一只。 d) 3

49、80V的電源進線和變壓器低壓側(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、備用電源自動投入裝置。 8.2 繼電保護的整定 繼電保護要求具有選擇性，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，因此繼電保護裝置比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變電所高壓母線上，動作于信號。 繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護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；帶時

50、限過電流保護采用反時限過電流保護裝置。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，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟，投資大大降低。 此次設計對變壓器裝設過電流保護、速斷保護裝置；在低壓側(cè)采用相關斷路器實現(xiàn)三段保護。 1)變壓器繼電保護 變電所內(nèi)裝有兩臺10/0.4800的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為，高壓側(cè)繼電保護用電流互感器的變比為100/5A，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)過電流保護動作電流的整定： ， 故其動作電流： 動作電流整定為10A。

51、 b)過電流保護動作時限的整定 由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護的10倍動作電流的動作時限整定為。 c)電流速斷保護速斷電流倍數(shù)整定 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 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)過電流保護的10倍動作時限整定為0.5s；過電流保護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為1.63kA；變比為200/5A保護用電流互感器動作電流為9A。下面對高壓母線處的過電流保護裝置進行整定。 整定的動作電流 取，，，

52、故:， 根據(jù)GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為7A 。 整定的動作時限： 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： 由《反時限過電流保護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 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:

53、取1.2。 另外還應滿足前后保護裝置的選擇性要求，前一級保護動作時間比后一級至少長一個時間級差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。 9 變壓所的防雷保護 9.1 防雷裝置意義 雷電引起的大氣過電壓會對電器設備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴重的危害，因此，在變電所必須采取有效的防雷措施，以保證電器設備的安全。下面分情況對防雷裝置進行選擇[7]。 9.2 直擊雷的防治 根據(jù)變電所雷擊目的物的分類，在變電所的中的建筑物應裝設直擊雷保護裝置。在進線段的1km長度內(nèi)進行直擊雷保護。防直擊雷的常用設備為避雷針。所選用的避雷器：

54、接閃器采用直徑的圓鋼；引下線采用直徑的圓鋼；接地體采用三根2.5m長的的角鋼打入地中再并聯(lián)后與引下線可靠連接。 9.3 雷電侵入波保護 由于雷電侵入波比較常見，且危害性較強，對其保護非常重要。對變電所來說，雷電侵入波保護利用閥式避雷器以及與閥式避雷器相配合的進線保護段；為了其內(nèi)部的變壓器和電器設備得以保護，在配電裝置內(nèi)安放閥式避雷器。 9.4 變電所公共接地裝置的設計 采用2.5m，直徑50mm的鋼管16根，沿變電所三面均勻布置，管距5m，垂直打入地下，管頂距地面0.6米，管間用40mm*4m的鍍鋅扁鋼焊接而成。變電所的變壓器室有兩條接地干線，高低壓配電室各有一條接地干線與室

55、外公共接地裝置焊接而成，接地干線均采用25mm*4mm的鍍鋅扁鋼。變電所接地裝置平面布置圖如圖9-1所示，接地電阻的驗算： 滿足：要求， 式中 =0.65。 9.5元件明細表 名稱 型號 作用 數(shù)量 隔離開關 GN8-10/200 隔離高壓電源 8 斷路器 SN10-10Ⅰ/630 切除短路故障 3 避雷器 FS4-10 保護設備的絕緣 2 變壓器 S9-630/10 改變電壓 1 電流互感器 LQJ-10 測量比較大的電流 3 電壓互感器 JDZJ-10 測量比較大的電壓 2 熔斷器 R

56、N2-10 短路保護 2 10kv側(cè)高壓進線 LGJ-35 —— —— 380v側(cè)低壓出線 VLV22-10000 —— —— 10 心得體會 通過這次對機械廠降壓變電所的電氣設計的課程設計，使我得到了很多的經(jīng)驗，并且鞏固和加深以及擴大了專業(yè)知識面，鍛煉綜合及靈活運用所學知識的能力，正確使用技術資料的能力。知識系統(tǒng)化能力得到提高,設計過程中運用了很多的知識，因此如何將知識系統(tǒng)化就成了關鍵。如本設計中用到了工廠供電的絕大多數(shù)的基礎理論和設計方案，因此在設計過程中側(cè)重了知識系統(tǒng)化能力的培養(yǎng)，為今后的工作和學習打下了很好的理論基礎。動得了理論與實際相結合是很重要的，只有

57、理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 通過這次畢業(yè)設計，我深深懂得了要不斷把所學知識學以致用，還需通過自身不斷努力，不斷提高自己的分析問題、解決問題的能力，同時也提高了我的專業(yè)技能，拓展了我的專業(yè)知識面，使我更加體會到要想完成一件事必須認真、踏實、勤于思考、和謹慎穩(wěn)重。在這次課程設計，我做了大量的參數(shù)計算，鍛煉從事工程技術的綜合運算能力，參數(shù)計算盡可能采用先進的計算方法。使我了解工廠供電設計的基本方法，了解工廠供電電能分配等各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關政策、方針、技術規(guī)程有一定的了解。 參考文獻 [1] 劉介才 《工廠供電》 機械工業(yè)出版社 2008 [2] 蘇文成 《工廠供電》 機械工業(yè)出版社 2008 [3] 李宗綱、劉玉林、施慕云、韓春生 《工廠供電設計》 機械工業(yè)出版社 2010 [4] 盧帆興 肖清 周宇恒《電力工程綜合設計指導書》 [5]《實用供配電技術手冊》　中國水利水電出版社 [6]《現(xiàn)代電工技術手冊》　中國水利水電出版社 [7]《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南供配電分冊 》 中國水利水電出版社 附錄：