工廠供電課程設(shè)計(jì) 某冶金機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 2012 年 1月28 目錄前言3第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)4一、設(shè)計(jì)題目4二、設(shè)計(jì)要求4三、設(shè)計(jì)依據(jù)41.工廠總平面圖42.工廠負(fù)荷情況53.供用電協(xié)議54.氣象條件55.地質(zhì)水文資料5第二章 負(fù)荷計(jì)算6第三章 變電所主變壓器臺(tái)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(tái)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(jì)第六章 短路電流的計(jì)算14第七章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)16（一）一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)校驗(yàn)的原則16I.按工作電壓選擇16II.按工作電流選擇16III.按斷流能力選擇16IV.隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)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(yàn)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(yàn)18第八章 變電所低壓干線、支線上的熔絲及型號(hào)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(yàn)20（五）熔斷器保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn)21第九章 變電所二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221) 變壓器繼電保護(hù)232）10KV側(cè)繼電保護(hù)233）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(dòng)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)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(shí)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(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)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(duì)于工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)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。 逐步淘汰等級(jí): 因?yàn)檫^細(xì)的電壓分級(jí)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(dòng)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(dòng)化：借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對(duì)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(yùn)行、管理的自動(dòng)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(dòng)化第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)一、設(shè)計(jì)題目：某冶金機(jī)械廠降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)要求：要根據(jù)本廠所能取得的電源及用電負(fù)荷的實(shí)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)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(tái)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(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。三、設(shè)計(jì)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(shí)數(shù)為4800h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級(jí)負(fù)荷外，其余為三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)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(jì)資料如下：廠房編號(hào)用電單位名稱負(fù)荷性質(zhì)設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1倉庫動(dòng)力720.240.64照明3.40.781.02鑄造車間動(dòng)力2820.340.67照明90.781.03鍛壓車間動(dòng)力2820.240.62照明90.781.04金工車間動(dòng)力2820.240.62照明90.781.05工具車間動(dòng)力2820.240.62照明90.781.06電鍍車間動(dòng)力2120.480.74照明90.781.07熱處理車間動(dòng)力1420.480.74照明90.781.08裝配車間動(dòng)力1420.340.69照明90.781.09機(jī)修車間動(dòng)力1420.240.64照明5.20.781.010鍋爐房動(dòng)力1420.480.64照明3.40.781.0宿舍區(qū)照明2820.681.0 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。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為LGJ185,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(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，其定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.5秒。為滿足工廠二級(jí)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?yàn)闁|風(fēng)。5.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(jì)算負(fù)荷計(jì)算: 采用需要系數(shù)法對(duì)各個(gè)車間進(jìn)行計(jì)算，并將照明和動(dòng)力部分分開計(jì)算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計(jì)算。具體步驟如下:1. 倉庫動(dòng)力部分:； ； 照明部分：； 2. 鑄造車間動(dòng)力部分: ； 照明部分:； 3. 鍛壓車間動(dòng)力部分:； 照明部分:； 4. 金工車間動(dòng)力部分:； 照明部分:； 5. 工具車間動(dòng)力部分:； 照明部分:； 6. 電鍍車間動(dòng)力部分: ； 照明部分:； 7. 熱處理車間動(dòng)力部分:； 照明部分:； 8. 裝配車間：動(dòng)力部分； 照明部分:； 9. 機(jī)修車間：動(dòng)力部分:； 照明部分:； 10.鍋爐房動(dòng)力部分 ：； 照明部分：；11. 宿舍區(qū)照明： 取全廠的同時(shí)系數(shù)為：，則全廠的計(jì)算負(fù)荷為：；(二)無功功率補(bǔ)償由以上計(jì)算可得變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：這時(shí)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(jì)算負(fù)荷為：計(jì)算電流變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計(jì)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(shí)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(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動(dòng)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(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)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(yàn)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(jì)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(dú)的車間變電所，進(jìn)入各個(gè)車間的導(dǎo)線接線采用TN-C-S系統(tǒng)；從變電所到各個(gè)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(shí)，；二、 時(shí)，三、 時(shí)，4) 保護(hù)中性線（PEN）的選擇，取（N線）與（PE）的最大截面。結(jié)合計(jì)算負(fù)荷，可得到由變電所到各個(gè)車間的低壓電纜的型號(hào)為： 倉庫： LGJ-50 鑄造車間：LGJ-50 兩根并聯(lián) 鍛壓車間：LGJ-50 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(hào)。 第四章 變電所主變壓器臺(tái)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(jì)算得到：年有功電能消耗量： 年無功電能耗電量： 結(jié)合本廠的情況，年負(fù)荷利用小時(shí)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(tái)數(shù)的選擇變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器：有大量一級(jí)或二級(jí)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(jí)重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺(tái)主變壓器。（三）變電所主變壓器容量選擇。每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：1、暗備用條件：任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足：2、明備用條件：任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：=（0.60.7）=（568.20662.90）?？紤]到未來510年的負(fù)荷發(fā)展，初步取=1000 ?？紤]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(hào)：SC9-1000/10 ，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示：變壓器型號(hào)額定容量/額定電壓/kV聯(lián) 結(jié) 組型 號(hào)損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負(fù)載SC9-1000/10100010.50.4Dyn111.457.5 1.36（附：參考尺寸（mm）：長：1570寬：1065高：11667 重量（kg）：3000） （四） 變電所主接線方案的選擇方案：高、低壓側(cè)均采用單母線分段優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同母線段引出兩個(gè)回路，用兩個(gè)電路供電；當(dāng)一段母線故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)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(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。方案：單母線分段帶旁路優(yōu)點(diǎn)：具有單母線分段全部優(yōu)點(diǎn)，在檢修斷路器時(shí)不至中斷對(duì)用戶供電。缺點(diǎn)：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案：高壓采用單母線、低壓單母線分段優(yōu)點(diǎn)：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對(duì)整個(gè)變電所的供電。缺點(diǎn)：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)變電所需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用方案時(shí)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；采用方案既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計(jì)選方案。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(jì)由計(jì)算可得變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：這時(shí)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(jì)算負(fù)荷為：計(jì)算電流變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)的計(jì)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(jì)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(jì)），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為，此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，其定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.5秒；另外一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線，滿足二級(jí)負(fù)荷的需要。下面計(jì)算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點(diǎn)短路和低壓380V母線上k-2點(diǎn)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(jì)算。（一）確定基準(zhǔn)值：取，則： （二）計(jì)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： 短路等效電路圖如圖（二）所示: 圖（二） 計(jì)算k-1點(diǎn)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(jì)算k-2點(diǎn)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(yàn) （一）一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)校驗(yàn)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(jì)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(duì)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?qū)τ诜謹(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(yàn):a) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件: 或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值。b) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(hào)：JYN2-10/4ZTTA（說明：4：一次方案號(hào)；Z：真空斷路器；T：彈簧操動(dòng)；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 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(yàn)校驗(yàn)項(xiàng)目電壓kV電流A動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流斷流能力kA4skA裝設(shè)點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)1054.6812.4557.38295.648 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓斷路器ZN2-10/600106003011.6高壓熔斷器RN1-10/150 1015012電流互感器LQJ-10-200/510200/5電壓互感器JDZJ-10 高壓隔離開關(guān)GN6-10/2001020025.5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(dòng)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：JDG3-0.5 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(yàn)：校驗(yàn)項(xiàng)目電壓kV電流A動(dòng)穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流斷流能力kA4skA裝設(shè)點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)3801655.088.8652.7134.91 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)低壓斷路器DW15-4000/4000380400080低壓熔斷器RM10系列380電壓互感器JDG3-0.5380/100電流互感器LMZ13802000/53000/5第八章 變電所低壓干線、支線上的熔絲及型號(hào)（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(jì)算電流，以使熔體在線路正常運(yùn)行時(shí)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(shí)也不致熔斷。由于尖峰電流是短時(shí)最大電流，而熔體加熱熔斷需一定時(shí)間，所以滿足條件為：式中，K為小于1的計(jì)算系數(shù)。對(duì)供單臺(tái)電動(dòng)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(dòng)機(jī)的起動(dòng)情況決定：起動(dòng)時(shí)間在3s以下（輕載起動(dòng)），宜取K=0.250.35；起動(dòng)時(shí)間在38s（重載起動(dòng)），宜取K=0.350.5；啟動(dòng)時(shí)間超過8s或頻繁起動(dòng)、反接制動(dòng)，宜取K=0.50.8。對(duì)多臺(tái)電動(dòng)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(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)情況、線路尖峰電流與計(jì)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(jì)算系數(shù)K的統(tǒng)一取值方法都不一定很恰當(dāng)，故GB500551993通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：保護(hù)交流電動(dòng)機(jī)的熔斷器熔體額定電流“應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的額定電流，且其安秒特性曲線計(jì)及偏差后略高于電動(dòng)機(jī)恰當(dāng)電流和起動(dòng)時(shí)間交點(diǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)和制動(dòng)，熔體的額定電流應(yīng)再加大12級(jí)。”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(shí)，對(duì)電纜和絕緣導(dǎo)線，取2.5；對(duì)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(shí)應(yīng)取為1（當(dāng)則取為0.85）。對(duì)有爆炸性氣體和粉塵的區(qū)域內(nèi)的線路應(yīng)取為0.8。(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(yàn)，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(gè)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(dòng)機(jī)自啟動(dòng)引起的尖峰電流。 3. 熔體電流還要躲過變壓器自身的勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流又稱空載合閘電流，是變壓器在空載投入時(shí)或者在外部故障切除后突然恢復(fù)電壓時(shí)所產(chǎn)生的一個(gè)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(yàn) 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(duì)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(yàn)：1. 對(duì)限流式熔斷器（如RN1、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?；為熔斷器安裝地點(diǎn)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(duì)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(diǎn)的三相短路沖擊電流有效值。3. 對(duì)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)線路末端兩相短路電流（對(duì)中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)）。（五）熔斷器保護(hù)靈敏度的檢驗(yàn) 為了保證熔斷器在其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)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(yùn)行方式下的最小短路電流；對(duì)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(duì)IT系統(tǒng)和中性點(diǎn)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410A1632A4063A80200A250500A熔斷時(shí)間5s4.555670.4s891011根據(jù)以上原則選擇的低壓干線、支路的熔絲及型號(hào)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(xiǎn)；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(hào)回路高壓斷路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(hào)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(jì)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(dòng)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(dòng)重合閘裝置（ARD）（機(jī)械一次重合式）、備用電源自動(dòng)投入裝置（APD）。（二）繼電保護(hù)的整定 繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動(dòng)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(duì)線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時(shí)限的過電流保護(hù)和瞬時(shí)動(dòng)作的電流速斷保護(hù)；對(duì)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(dòng)作于信號(hào)。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(shí)限過電流保護(hù)采用反時(shí)限過電流保護(hù)裝置。型號(hào)都采用GL-25/10 。其優(yōu)點(diǎn)是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時(shí)實(shí)現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運(yùn)行簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計(jì)對(duì)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(shí)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(tái)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(dòng)作電流，動(dòng)作時(shí)限和速斷電流倍數(shù)。a)過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定： ，故其動(dòng)作電流：動(dòng)作電流整定為4.5A。b)過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限整定為。c)電流速斷保護(hù)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(hù)在此選用GL-25/10型繼電器。由以上條件得計(jì)算數(shù)據(jù)：變壓器一次側(cè)過電流保護(hù)的10倍動(dòng)作時(shí)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(dòng)作電流為4.5A。下面對(duì)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(dòng)作電流取，故， 根據(jù)GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電流整定為6A 。整定的動(dòng)作時(shí)限：母線三相短路電流反映到中的電流:對(duì)的動(dòng)作電流的倍數(shù)，即：.16由反時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限的整定曲線確定的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：=0.6s。的實(shí)際動(dòng)作時(shí)間：母線三相短路電流反映到中的電流： 對(duì)的動(dòng)作電流的倍數(shù)，即：所以由10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)限曲線查得的動(dòng)作時(shí)限：。3）0.38KV側(cè)低壓斷路器保護(hù)整定項(xiàng)目：(a)瞬時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流整定：滿足 ：對(duì)萬能斷路器取1.35；對(duì)塑殼斷路器取22.5。(b)短延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)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(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間比后一級(jí)至少長一個(gè)時(shí)間級(jí)差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)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(shí)過負(fù)荷倍數(shù)(對(duì)瞬時(shí)和短延時(shí)過流脫扣器，一般取4.5；對(duì)長延時(shí)過流脫扣器，取1.11.2)。(e)熱脫扣器動(dòng)作電流整定：滿足： 取1.1，一般應(yīng)通過實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)束語通過本次課程設(shè)計(jì)，把所學(xué)理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)際很好的聯(lián)系起來,真正做到了學(xué)以致用，方才覺著自己幾年畢竟沒白學(xué)，能切切實(shí)實(shí)的解決一些實(shí)際問題了。整個(gè)設(shè)計(jì)過程足足用了近10天，從設(shè)計(jì)之初的模糊、困惑到設(shè)計(jì)完成之后的豁然開朗，真正地可謂是脫胎換骨。之前對(duì)供電設(shè)計(jì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)是如何設(shè)計(jì)使系統(tǒng)能正常工作，通過設(shè)計(jì)才認(rèn)識(shí)到之前的觀念是片面的，因?yàn)橄到y(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(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就不僅僅是使其能正常工作，恰恰相反設(shè)計(jì)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(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求不同，但不同的供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程卻基本一致，即有一套成熟的設(shè)計(jì)理論。當(dāng)然設(shè)計(jì)過程中可以創(chuàng)新，但是對(duì)于工程設(shè)計(jì)，如果新方案沒有得到充分地論證、實(shí)踐，最好還是選擇成熟的設(shè)計(jì)的方案，不要一味地追求標(biāo)新立異，增加設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，甚至釀出事故。當(dāng)然任何事情都不是絕對(duì)的，具體問題具體分析。本次課程設(shè)計(jì)的另一個(gè)收獲是學(xué)會(huì)了對(duì)幾個(gè)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(jì)。其二就是Altium designer DXP，這個(gè)軟件以前用過，但以前的設(shè)計(jì)都是電子系統(tǒng)，也就是弱電系統(tǒng)，對(duì)于電氣設(shè)計(jì)不是該軟件的強(qiáng)項(xiàng)，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(duì)這個(gè)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word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(jì)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(yàn)、對(duì)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.20073劉介才編著.供配電技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.20024劉介才編.工廠供電（第3版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.19985劉介才.工廠供電簡明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.19936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