畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）10kv變配電所的設(shè)計(jì)姓 名 學(xué) 號年 級專 業(yè)系（院）指導(dǎo)教師摘 要電力產(chǎn)業(yè)作為支撐國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，發(fā)展也十分迅速，而且我國很多的電力技術(shù)包括特高壓輸電項(xiàng)目等都處于國際領(lǐng)先地位。在電力系統(tǒng)中，變電所的設(shè)計(jì)占有非常重要的位置，電力網(wǎng)絡(luò)等夠可靠無故障運(yùn)行，工廠企業(yè)等夠安全持續(xù)用電都與變配電所的合理設(shè)計(jì)和設(shè)備配置有很大的關(guān)系。變電所一般由一次設(shè)備，及監(jiān)視一次設(shè)備安全運(yùn)行的二次設(shè)備，電力變壓器等組成。中小型的變配電所在大多數(shù)中小企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，給企業(yè)的快速發(fā)展起到了支撐性的基礎(chǔ)作用。本次設(shè)計(jì)就是考慮到工廠的實(shí)際應(yīng)用和未來的發(fā)展根據(jù)理論結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)了一個基于企業(yè)供電的10kv變配電所。出于工廠生產(chǎn)的安全和負(fù)荷的重要性考慮，本設(shè)計(jì)根據(jù)進(jìn)行了負(fù)荷的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并留出一定裕度，選擇兩臺主變壓器。并且根據(jù)短路計(jì)算選擇了一二次設(shè)備。最后做了簡單的防雷和接地設(shè)計(jì)。使其更加貼合實(shí)際，對現(xiàn)場施工更具有指導(dǎo)性。關(guān)鍵詞 變電所； 短路計(jì)算； 負(fù)荷；AbstractElectric power  the basic industry to support national economic development with therapid development of  has made progress, and a lot of in China has been walking in the forefront of the . In , the substation design occupies a very  position, and the  and stable reliability and power on the design of the substation and the configuration. Substation  of a device, and a safe running of the equipment is of two power transformers and other equipment monitoring. Is widely used in small power transformation and distribution of the majority of small and medium-sized enterprises, to the development of  is the basis of support. design is  to the  practical application and future development based on the  of theory and practice design a power supplybased on10kVsubstation. Because of the importance of safety production and load into ,this design according to the load calculation, according the calculation results, and set aside a certain margin, chooses two main transformers. And select one or two to the calculation of short circuit. Finally, do a simple lightning protection and grounding design. To it more practical, more guidance on the construction site.Keyword;Shortcircuit calculation; Load目 錄第一章緒論11.1課題來源及其設(shè)計(jì)背景11.2工廠原始資料11.3工廠變配電所的設(shè)計(jì)原則2第二章負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償32.1負(fù)荷計(jì)算的方法32.2 無功功率補(bǔ)償5第三章主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì)63.1變壓器的選擇原則63.2 變壓器型號的選擇63.3 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇73.4變壓器容量的選擇73.5 變壓器的功率損耗83.6變配電所的主接線方式83.7 變配電所電氣主接線的基本形式93.8電氣主接線的確定12第四章短路電流計(jì)算134.1短路電流產(chǎn)生的原因及危害134.2 短路計(jì)算的目的及其條件134.3短路電流計(jì)算原則和方法144.4短路電流計(jì)算14第五章電氣設(shè)備的選擇175.1 變電所高壓一次設(shè)備的介紹175.2 一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)的條件和項(xiàng)目175.3 變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇185.4 變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇205.5變配電所高低壓進(jìn)出線及母線的選擇21第六章變電所二次回路與繼電保護(hù)226.1二次回路的定義和分類226.2二次回路的操作電源236.3斷路器的控制和信號回路236.4變電所的測量和絕緣監(jiān)視回路246.5變配電所的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)25第七章防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)277.1變電所防雷277.2 接地電阻及其接地裝置28第八章供電系統(tǒng)電氣圖紙?jiān)O(shè)計(jì)308.1主供電設(shè)計(jì)圖30總結(jié)32附錄33參考文獻(xiàn)36致謝37第一章 緒論1.1課題來源及其設(shè)計(jì)背景1.1.1課題來源 本課題是基于于山東濟(jì)寧歐科工礦設(shè)備原變電所擴(kuò)建建項(xiàng)目并結(jié)合自己的論文設(shè)計(jì)題目，具有一定的實(shí)踐性和可行性。1.1.2設(shè)計(jì)背景山東濟(jì)寧歐科設(shè)備工礦公司，注冊成立時間是年，是濟(jì)寧市專門經(jīng)營生產(chǎn)煤礦建設(shè)中相關(guān)設(shè)備物資、工業(yè)和貿(mào)易于一體的股份制公司。公司專門生產(chǎn)礦用設(shè)備，物質(zhì)材料以及各種中下游衍生的機(jī)電設(shè)備等。公司目前員工數(shù)量已經(jīng)達(dá)到余人，擁有各類技術(shù)人員，高級技術(shù)工程師，機(jī)械工程師等各類專業(yè)技術(shù)管理人員余人，工廠占地面積約6000平方米。各類建筑面積20萬平方米。隨著公司的快速發(fā)展，先后與原來國家煤炭部、機(jī)械工業(yè)部指定的礦業(yè)集團(tuán)兗州礦業(yè)，棗莊礦業(yè)等建立了密切的合作關(guān)系，并為全國數(shù)十家礦業(yè)公司提供設(shè)備維修，零部件供給業(yè)務(wù)，并被有關(guān)部門授予獨(dú)家代理和生產(chǎn)基地,憑著過硬的產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)秀的售后服務(wù)，可靠的信用體系與多家大型企業(yè)建立了穩(wěn)固的物資設(shè)備供應(yīng)關(guān)系，其中有些礦用設(shè)備已經(jīng)出口到澳大利亞，巴西，東南亞，非洲等許多國家。自從公司成立起，連續(xù)多年獲得山東省政府、濟(jì)寧市市政府質(zhì)檢部門頒發(fā)的質(zhì)量可信、誠信經(jīng)營，安全生產(chǎn)的文明單位。 公司原先的變電所是在公司建立后建立的至今已經(jīng)有近20年，期間不間斷維修，現(xiàn)已不能滿足公司發(fā)展的需要。需要在原址的附近建設(shè)一個10/0.4kv的變電所以滿足公司的生產(chǎn)用電。新變電所落成以后，即能適應(yīng)現(xiàn)有的車間生產(chǎn)、員工生活用電，又能進(jìn)一步提高廠區(qū)供電的可靠性和安全性，為公司安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的保障。根據(jù)公司提供的資料，變電所占地面積20平方米左右。1.2工廠原始資料1.2.1工廠的負(fù)荷情況 工廠大部分車間都為小時三班制，生產(chǎn)線只有在訂單完成的時候停下，或者連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)超過7天，只有焊接車間車間為小時制。年最大負(fù)荷利用小時為5500小時，車間多為二級用電負(fù)荷，少量三級負(fù)荷。其他生活，后勤，辦公用電等為三級負(fù)荷。其中動力設(shè)備都為三相電v，照明電器為單相電v。各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表2-1。1.2.2供電電源 根據(jù)工廠和當(dāng)?shù)仉娏╇娋趾炗喌墓╇妳f(xié)議，變電所電源引自城區(qū)一降壓變電站，變電站距離工廠的距離大約為，變電站到工廠的高壓線型號是，廠內(nèi)有電纜。變電站饋線端安裝有高壓斷路器，其斷流容量為。斷路器裝有電流速斷保護(hù)和限時速斷保護(hù)，限時速斷保護(hù)整定時間為。高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線總長度為1.2.3水文及氣象條件本變配電所施工地點(diǎn)位于山東魯西南平原地區(qū)，地質(zhì)條件穩(wěn)定，工廠周圍地勢平坦，海拔約為,土壤主要以黃土為主，土壤電阻率。根據(jù)原來變電所的大小，新的變電所預(yù)計(jì)占地面積為20平方米左右，其接地裝置重新鋪設(shè)，并有效的和車間的接地裝置相結(jié)合。工廠位于濟(jì)寧城郊地區(qū)，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T統(tǒng)計(jì)，夏季多暴雨并伴有雷暴天氣，春秋及冬季干燥少雨，全年最高溫度為，全年平均氣溫為，最低氣溫在左右，全年平均雷暴日天數(shù)為天。很據(jù)當(dāng)?shù)仉娏Σ块T的規(guī)定，需設(shè)置防雷接地裝置。1.3工廠變配電所的設(shè)計(jì)原則依據(jù)國家電力部門制定發(fā)布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、等電力施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，工廠供電要依照以下準(zhǔn)則：（1） 要遵守相關(guān)規(guī)程、執(zhí)行國家有關(guān)部門制定的電力設(shè)施相關(guān)政策；國家相關(guān)政策，包括資源的保護(hù)，以及節(jié)約有色金屬，節(jié)約投資，盡快產(chǎn)出效率等，在變電所施工的過程中，必須遵循1。（2） 要做到安全可靠的供電，用電。工廠供電必須首先要做到保障人的生命安全以及工廠的各種設(shè)備不受到破壞，保證電能質(zhì)量穩(wěn)定可靠，不出現(xiàn)大的電壓和頻率的波動。并且在安全的條件上投資經(jīng)濟(jì)，減少浪費(fèi)電氣材料和建筑材料，使用性能更優(yōu)越的產(chǎn)品，降低電能在設(shè)備中的自身損耗。（3） 以近期為主、適當(dāng)考慮工廠的長遠(yuǎn)發(fā)展與規(guī)劃。供電設(shè)計(jì)不能只考慮當(dāng)前用電，還要兼顧到工程在未來十年都能否滿足發(fā)展的需要。因此，需要依據(jù)工廠負(fù)荷特點(diǎn)，和工廠的長遠(yuǎn)擴(kuò)建計(jì)劃綜合考慮。正確處理工廠近期的擴(kuò)建與長遠(yuǎn)發(fā)展的聯(lián)系，做到近期優(yōu)先，兼顧長遠(yuǎn)建設(shè)，酌情考慮工廠長遠(yuǎn)擴(kuò)建的可能。（4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。依據(jù)工廠中各種設(shè)備負(fù)荷的性質(zhì)以及設(shè)備容量、本設(shè)計(jì)工程的特點(diǎn)和濟(jì)寧當(dāng)?shù)毓╇姉l件等，合理選擇設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)涉及到設(shè)備選擇，建筑電氣，以及電力系統(tǒng)中的各方面知識，是一個綜合性的工程。因此要從各方面考慮，兼顧到各方面的利益，穩(wěn)妥進(jìn)行，不能急于求成。第二章 負(fù)荷計(jì)算與無功功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算的方法當(dāng)前的電力工程設(shè)計(jì)中，我國使用最多的就是需要系數(shù)法。二項(xiàng)式法在某些工程中也會用到。由于使用簡便，計(jì)算方便，需要系數(shù)法在國際上也比較通用。需要系數(shù)法就是用該設(shè)備的需要系數(shù)乘以該設(shè)備的容量。需要系數(shù)法主要適用范圍是當(dāng)電氣設(shè)備數(shù)量比較多，尤其是相同的設(shè)備相對很多。并且各臺設(shè)備容量差別大時，基本都采用需要系數(shù)法計(jì)算。二次項(xiàng)系數(shù)法：其基本算法是，b，c為二項(xiàng)式的系數(shù)，當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)少且容量相差非常大，用需要系數(shù)法誤差比較大，這時用二項(xiàng)式法計(jì)算2。本次設(shè)計(jì)考慮到工廠設(shè)備負(fù)荷的實(shí)際情況，用需要系數(shù)法來確定計(jì)算負(fù)荷，以提高計(jì)算的精確度，減小誤差。主要計(jì)算公式有：有功計(jì)算負(fù)荷： (2-1)無功計(jì)算負(fù)荷： (2-2)視在計(jì)算負(fù)荷： (2-3) 計(jì)算電流： (2-4)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如表2-1所示：表2-1 車間負(fù)荷計(jì)算表車間名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量kw需要系數(shù) 鑄造車間動力5000.30.651.17150175.5230.77照明100.710707焊接車間動力3500.30.71.02105107.1150照明80.81.006.406.4機(jī)修車間動力3800.50.80.75190142.5237.5照明80.8106.406.4高溫車間動力3000.20.651.176070.292.3照明60.71.004.204.2倉庫動力1000.60.80.75604575照明50.81.00404鍋爐動力500.40.80.75201525照明50.810404生活辦公照明2000.70.90.4814067.2155.6總計(jì)-1922-757622.5998.17 681.3591.37902.16由前面統(tǒng)計(jì)結(jié)果，取，計(jì)算總有功計(jì)算負(fù)荷，總無功計(jì)算負(fù)荷，總的視在計(jì)算負(fù)載，總的計(jì)算電流：計(jì)算的結(jié)果同樣填入上表。2.2 無功功率補(bǔ)償 按照有關(guān)由國家電力部門頒布的規(guī)定：“在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)高峰負(fù)荷時，功率因數(shù)必須滿足以下要求：大中型企業(yè)用戶的電功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.90以上?；诖朔N規(guī)定，由負(fù)荷計(jì)算得，低于，因此要無功補(bǔ)償3。2.2.1無功功率的作用及不足帶來的危害 在電力系統(tǒng)中，無功功率能夠調(diào)節(jié)電壓水平維持電壓的穩(wěn)定，并且發(fā)電機(jī)，變壓器等其他電磁設(shè)備的正常運(yùn)行都要從電網(wǎng)中吸收大量的無功功率來建立磁場以傳輸能量4。無功功率不足將導(dǎo)致配發(fā)電設(shè)備容量不能得到充分利用，而功率因數(shù)是衡量供配電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個重要指標(biāo)，工廠的功率因數(shù)偏低時將造成下列不良影響。（1） 降低設(shè)備效能，使動力設(shè)備出力減小 （2）將使得在網(wǎng)絡(luò)中的電能損耗增加。（3）降低變電輸配電設(shè)備設(shè)施的供電能力。2.2.2無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算及設(shè)備選擇 在工程設(shè)計(jì)中，無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備有，發(fā)電機(jī)，調(diào)相機(jī)，并聯(lián)電容器及靜止補(bǔ)償器等。無功補(bǔ)償設(shè)備的作用，改善系統(tǒng)的功率因數(shù)，調(diào)節(jié)負(fù)載的平衡性。同時，功率因數(shù)的提高可以降低電能損耗5。 在電力系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償裝置主要有三種安裝方式： (1)高壓集中補(bǔ)償，在建設(shè)初期投資少，維護(hù)簡單，但是效果不是很好，不過對于在變電所高壓側(cè)，進(jìn)行補(bǔ)償，可以滿足工廠總的功率因數(shù)的要求，所以在一些大型企業(yè)中應(yīng)用廣泛。 (2)低壓集中補(bǔ)償，補(bǔ)償效果和高壓集中補(bǔ)償相比有很好效果，尤其是它能使變壓器減小視在功率，從而讓主變壓器的容量選的相對小一點(diǎn)，減少電能損耗，因而在實(shí)際的工程操作中有很多的應(yīng)用。 (3)低壓分散補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式比較靈活，可以隨時投入使用，將補(bǔ)償電容器安裝在功率因數(shù)低的地方，也可以就地補(bǔ)償，但是當(dāng)補(bǔ)償設(shè)備不在運(yùn)行時，它也將被切除。 本次設(shè)計(jì)考慮到工廠無功功率不足和操作方便的實(shí)際情況采用低壓集中補(bǔ)償方式。對絕大多數(shù)變壓器來說，為變壓器的有功和無功損耗，因此，在進(jìn)行變壓器低壓側(cè)無功補(bǔ)償，功率因數(shù)大于0.95為好，本設(shè)計(jì)取。為了使低側(cè)功率因數(shù)從0.76提高到0.95，對并聯(lián)電容器安裝在低壓側(cè)所需要的容量為：，取參考附表2可知，并聯(lián)電容可選用型，每個電容器補(bǔ)償容量為因此，其電容器的個數(shù)為：。無功補(bǔ)償后，變電器二次側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：即工廠的功率因數(shù)因此，符合本設(shè)計(jì)的要求。第三章 主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì)3.1變壓器的選擇原則在輸配電網(wǎng)絡(luò)中，電力變壓器作為轉(zhuǎn)變電壓的樞紐是供電設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)備。變壓器主要起到升高或者降低電壓的作用，有的帶分接頭的變壓器可以調(diào)節(jié)局部電壓，這些功能方便電能的合理高效輸送，分配和使用。變壓器的選擇應(yīng)該結(jié)合工廠實(shí)際情況，根據(jù)工廠負(fù)荷的性質(zhì)以及用途，進(jìn)行分析與計(jì)算，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析6。另外，要按照有關(guān)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，優(yōu)先使用電能損耗比較低，節(jié)能且高效可靠的合格產(chǎn)品。3.2變壓器型號的選擇根據(jù)分類方式的不同，變壓器可以分為好多種，主要有按相數(shù)，按電壓調(diào)節(jié)方式分，按繞組道題材質(zhì)分，按繞組型式分，按絕緣和冷卻方式分等等。在工廠供電的設(shè)計(jì)當(dāng)中，大部分工廠選擇使用三相雙繞組的變壓器，不帶分接頭調(diào)壓。，兩種聯(lián)接組是10kV配電變壓器中最常見的。在低壓電網(wǎng)中較多采用Dyn11聯(lián)接組有著越來越廣泛的應(yīng)用。原因是Dyn11其3n次諧波勵磁電流不會流到高壓電網(wǎng)中，能有效抑制高次諧波電流。Dyn11聯(lián)接變壓器零序阻抗相對很小，當(dāng)發(fā)生低壓單相接地故障時，零序電流大，零序保護(hù)裝置更能敏感的切掉故障。綜上所述本設(shè)計(jì)中選擇Dyn11聯(lián)接組配電變壓器。3.3變電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)一般根據(jù)以下條件確定：（1）電力系統(tǒng)中含有一級或二級供電負(fù)荷，應(yīng)該適當(dāng)考慮選用兩臺變壓器，當(dāng)一臺檢修或有故障時不至于影響工廠的正常生產(chǎn)。（2）工廠負(fù)荷受季節(jié)性影響大或白天和夜晚的負(fù)荷變動較大，經(jīng)濟(jì)技術(shù)達(dá)到相關(guān)要求時可以選用兩臺變壓器（3）級負(fù)荷，供電要求不高，可以采用一臺變壓器，不設(shè)備用。如果有下列情況可以設(shè)置專用的變壓器，專門供電：(1)如果動力和照明使用同一個變壓器對照明質(zhì)量有很大的影響時。(2)單臺單相負(fù)荷較大時，宜設(shè)單相變壓器；(3)工廠中有其他沖擊性負(fù)荷較大的設(shè)備運(yùn)行時，干擾了其他設(shè)備的正常生產(chǎn)作業(yè)，可配備專用的沖擊負(fù)荷變壓器。由于要該工廠中的用電負(fù)荷有二級負(fù)荷以及三級負(fù)荷，考慮實(shí)際情況，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范的相應(yīng)要求，配置兩臺變壓器7。3.4變壓器容量的選擇變壓器的容量第一要滿足所有用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷，保證在其計(jì)算負(fù)荷下變壓器能無故障長期運(yùn)行。當(dāng)當(dāng)變電所中配置兩臺變壓器時，一般選擇兩臺容量相同的變壓器，每一臺變壓器容量應(yīng)同時符合下列兩個條件：(一) 當(dāng)每一臺變壓器獨(dú)立運(yùn)行時，為了在以后負(fù)荷增加時，還能滿足使用，應(yīng)該滿足總計(jì)算負(fù)荷的的需要，即， ； （3.1）這樣可以做到每一臺變壓器能承擔(dān)總負(fù)荷的，此時變壓器效率相對較高。(二) 每一臺變壓器獨(dú)立運(yùn)行時，都能達(dá)到全部一級負(fù)荷和二級負(fù)荷的需要，即， （3.2） 表示一二級負(fù)荷。條件(二)是考慮變壓器發(fā)生故障的情況下，其中一臺完好的變壓器能夠保障所有負(fù)荷的供電。根據(jù)無功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷，所以，取變壓器容量為630kV·A。綜上，選擇，型電力變壓器。由于該廠含有二級負(fù)荷，一旦出現(xiàn)大的停電或電力事故，將嚴(yán)重影響企業(yè)正常生產(chǎn)，因此對電源的供電可靠性提出了很高的要求，因此選用兩臺變壓器，當(dāng)一個變壓器在事故發(fā)生時，另一臺變壓器能繼續(xù)向負(fù)載供電。3.5變壓器的功率損耗根據(jù)電機(jī)學(xué)理論中變壓器的知識，變壓器的無功損耗和有功損耗計(jì)算方法如下 （3-1） （3-2）上式中，為變壓器的空載有功有功和短路有功損耗，為負(fù)荷利用率用視在功率比上變壓器的容量。本次設(shè)計(jì)使用型號的變壓器，查附表3知，分別為1.3kw和5.8kw，空載電流和阻抗電壓為3.0和5帶入上上式中得則變壓器高壓側(cè)無功功率則高壓側(cè)電流 3.6變配電所的主接線方式變配電所的主接線設(shè)計(jì)在供電工程設(shè)計(jì)中是一個綜合性的問題，應(yīng)該依照其工程建設(shè)規(guī)模大小，根據(jù)工廠的線路回數(shù)，電壓的級別，負(fù)荷等具體情況來確定。它是選擇電氣設(shè)備和確定各種電氣設(shè)備安裝方式的總依據(jù)。主接線設(shè)計(jì)的好壞對全廠用電設(shè)備的安全，高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的關(guān)聯(lián)。主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)該依照下列具體要求8。（1）安全 應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求和需要，保證設(shè)備和人身安全。（2）可靠 供電可靠是電力系統(tǒng)中的基本要求，可靠性可以用主接線平均無故障的工作時間來表示。一旦出現(xiàn)電力事故都可能造成難以估量的損失，所以供電可靠性是電力生產(chǎn)的最重要的要求。（3） 敏捷靈活性包括檢修方便，操作靈活方便，可以很容易地從最初的擴(kuò)大，最后連接，同時用最少的切換，以適應(yīng)不同的運(yùn)行模式，以適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。（4） 經(jīng)濟(jì)性 在保證安全高效運(yùn)行的情況下，應(yīng)盡可能的節(jié)約有色金屬材料，減少投資和運(yùn)行的費(fèi)用，為適應(yīng)長期的發(fā)展，應(yīng)優(yōu)先選用性能優(yōu)異的節(jié)能產(chǎn)品。3.7變配電所電氣主接線的基本形式3.7.1單母線接線單母線接線是工廠企業(yè)變配電所中最簡單的一種接線形式，一般有單母線不分段，單母線分段兩種接線方式。單母線不分段接線見圖4-1，其接線比較簡單清晰明了，經(jīng)濟(jì)性好投資少。但靈活和安全性較差，單母線接線的適用范圍是系統(tǒng)比較簡單如只有一臺變壓器等。圖4-1單母線接線 單母線分段接線，克服了單母線接線的某些不足，提高了一定的供電的可靠性。其母線可以用斷路器隔開，當(dāng)發(fā)生故障時，可以將故障母線隔開，保障無故障母線安全運(yùn)行。見圖4-2 ，功率的大小和電源的數(shù)量決定了單母線分段的數(shù)目，多數(shù)情況下，分段數(shù)等于電源數(shù)。單母線分段的優(yōu)點(diǎn)減小了停電范圍，不過當(dāng)斷路器檢修時，也需要把斷路器所在的支路斷開。單母線分段接線除了具有單母線接線的優(yōu)點(diǎn)外還提高了供電的可靠性，因此在中小型電廠和中低壓電網(wǎng)中有著廣泛的應(yīng)用。 圖4-2單母線分段接線3.7.2雙母線接線每個回路都需要配置兩個母線隔離開關(guān)是雙母線接線的最大特點(diǎn)。雙母線接線相對單母線接線來說，在可靠性和靈活性方面有了很大的提高。雙母線接線在有著重要負(fù)荷如一級和二級重要負(fù)荷的場所及雖然沒有重要負(fù)荷但是在一些大中型企業(yè)中用的比較多。雙母線的主要缺點(diǎn)是操作步驟相對復(fù)雜，有時候需要倒閘操作，當(dāng)故障發(fā)生在其中一條母線時，這條母線也需要停電。為了克服這種缺點(diǎn)，增設(shè)旁路母線可以解決此問題。圖3-3 雙母線接線3.7.3橋式接線橋式接線中，開設(shè)設(shè)備的數(shù)量比較多，投資相比大一些，但是運(yùn)行靈活。它比單母線分段接線簡單，可以減少單母線斷路器的數(shù)量。依照聯(lián)絡(luò)斷路器在變壓器兩側(cè)的位置分為內(nèi)橋和外僑接線。內(nèi)橋式接線，主要用于不經(jīng)常切換變壓器，電源線路較比較長，事故檢修機(jī)率多的變配電所。圖3-4內(nèi)橋式接線圖3-5外橋式接線(2)外橋式接線，適用于故障率較低，變壓器在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式下常常投入和切掉運(yùn)行以及穿越功率比較大的場合。3.8電氣主接線的確定本次設(shè)計(jì)變電所為10kv變電所，出現(xiàn)回路數(shù)為6回，容量相對來說較小，根據(jù)各種接線方式的適用范圍和工廠供電的需要選用單母線分段接線。變電所有一路電源進(jìn)線，為保障對車間的持續(xù)供電，同時又不影響變電所及其設(shè)備的的維護(hù)與保養(yǎng)，使用單母線分段的接線方式在變壓器的二次側(cè)。見圖3-6變壓器二次側(cè)單母線分段，接線方式的可靠性高，一臺主變壓器檢修或故障時，通過開關(guān)的操作，可以在很短的時間內(nèi)供電恢復(fù)。并且某一條支路出現(xiàn)故障不影響其他支路的安全供電。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)高壓電源進(jìn)行為一回，所以在高壓母線上需要配置高壓聯(lián)絡(luò)線，以便能在單回電源進(jìn)線出現(xiàn)故障時，從其他廠區(qū)獲得臨時的供電9。圖3-6單母線分段主接線第四章 短路電流計(jì)算4.1短路電流產(chǎn)生的原因及危害 短路就是指不是正常的電氣導(dǎo)線相接，產(chǎn)生了破壞性的電流。短路方式有很多中，其中三相電中，三相短路時的危害最大，產(chǎn)生的短路電流最大，是兩相短路電流的倍。電力網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的短路大部分是絕緣受到破壞造成的。這種損壞可能是設(shè)備本身不符合質(zhì)量規(guī)范，或者是運(yùn)行時間過長，設(shè)備絕緣被過電壓擊穿，或是絕緣不夠等等。 有時，電力行業(yè)從業(yè)人員或用電廠家誤操作違反了有關(guān)電力設(shè)施操作規(guī)定也會造成短路事故。一旦發(fā)生短路，短路電流要比正常電流大的多的多，如果不及時切斷將會給電力系統(tǒng)產(chǎn)生很大的危害10。并且短路時，由于繼電保護(hù)的作用，斷路器動作會造成停電，且離電源端越近發(fā)生故障時停電面積越大，造成的危害越大。4.2 短路計(jì)算的目的及其條件4.2.1短路計(jì)算的目的短路電流其計(jì)算的結(jié)果可以用于電力系統(tǒng)的運(yùn)行和設(shè)計(jì)，且短路電流計(jì)算是電力系統(tǒng)中三大計(jì)算之一。主要目的包括：一 選擇和確定電氣主接線方案。二 校驗(yàn)設(shè)備的熱穩(wěn)定及定穩(wěn)定性。三 更有效合理的設(shè)計(jì)接地裝置。四 短路及各種故障的分析。五 輸電線對通信線路的影響與繼電保護(hù)的整定和設(shè)計(jì)。4.2.2 短路計(jì)算的條件一 一般是將系統(tǒng)看成是無限大容量電源。電源的功率無窮大，端電壓保持恒定。二 假定短路的回路中各個元件的阻值維持不變。并且，變壓器勵磁電流和電路電容也忽略不計(jì)。三 在發(fā)生短路事故后，故障的類別保持不變，比如說兩相接地短路不會變成三相短路。四 具有分接開關(guān)的變壓器，其分解開關(guān)位置視為主分接位置。五 不計(jì)短路電弧電阻。4.3短路電流計(jì)算原則和方法短路電流一般是計(jì)算最嚴(yán)重的短路故障所產(chǎn)生的短路電流即系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下時，產(chǎn)生的短路電流最大。同時，短路點(diǎn)應(yīng)選在發(fā)生短路電流最大的點(diǎn)。短路電流計(jì)算的方法一般有歐姆法和標(biāo)幺制法。計(jì)算高壓電路電流時一般使用標(biāo)幺制法，低壓電路一般使用歐姆法即有名值法。本設(shè)計(jì)使用標(biāo)幺制法，來計(jì)算短路電流11。所謂標(biāo)幺制就是實(shí)際值比上基準(zhǔn)值。基準(zhǔn)值可以任意選取，但是在電力系統(tǒng)計(jì)算當(dāng)中，一旦選定兩個基準(zhǔn)值，其他的基準(zhǔn)值都可以用這兩個來表示，短路計(jì)算時，一般先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。4.4短路電流計(jì)算依據(jù)變電所實(shí)際情況，在出現(xiàn)短路最嚴(yán)重的地方選擇短路點(diǎn)，畫出短路計(jì)算圖，短路點(diǎn)，取變壓器兩側(cè)，因此短路計(jì)算電路等效電路圖如圖4-1所示。圖4-1 短路計(jì)算電路圖4.4. 1確定基準(zhǔn)值設(shè)，低壓側(cè)，則基準(zhǔn)電流： 4.4.2 計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1. 電源的電抗標(biāo)幺值由工廠原始資料斷路器容量為，因此2. 架空線路的電抗標(biāo)幺值根據(jù)原始資料架空線路，則由附錄表4可查得，而線路長，故架空線路的的電抗標(biāo)幺值為3. 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值由3.4節(jié)得本設(shè)計(jì)中選擇臺變壓器型號為 的變壓器，查附表1可得，其短路電壓百分?jǐn)?shù)，因此k-1故障點(diǎn)的短路電流計(jì)算1. 總電抗標(biāo)幺值2. 三相短路電流周期分量有效值3. 其他短路電流4. 三相短路容量k-2故障點(diǎn)的短路電流計(jì)算1. 總電抗標(biāo)幺值2. 三相短路電流周期分量有效值3. 其他短路電流4. 三相短路容量計(jì)算結(jié)果綜合如表4-1所示。4-1 短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk12.82.82.87.144.22852.1k224.8224.8224.8245.6727.0517.25第五章 電氣設(shè)備的選擇 正確合理的選擇電氣設(shè)備可以使電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，使電氣設(shè)備的出力達(dá)到最優(yōu)化，提高利用效率，不浪費(fèi)資源。在電氣設(shè)備選擇時，要依據(jù)施工工程實(shí)際的情況，穩(wěn)妥的采用電力工程中的新技術(shù)，新設(shè)備等，并要兼顧節(jié)約投資，使效益最大化。同時，還要考慮維護(hù)的簡單方便性，即選擇在市場上相對比較成熟的設(shè)備12。5.1 變電所高壓一次設(shè)備的介紹（1）高壓開關(guān)柜 高壓開關(guān)柜是變電所的主要一次成套設(shè)備，是按照一定的線路接線方式把一二次設(shè)備組裝起來的成套配電裝置。是為了操作人員能夠安全靈活的控制，一般分為固定式和手車式兩大類型。 （2）高壓斷路器 可以接通和斷開正常的設(shè)備工作電流，還能承擔(dān)較大的短路電流。并且在繼電保護(hù)作用斷路器時可以切掉短路電流，因?yàn)橐謹(jǐn)嚯娏?，因此斷路器都帶有?yōu)良的滅弧裝置。（3） 隔離開關(guān) 因不用開斷電流，所以不帶有滅弧裝置，但是要有很強(qiáng)的絕緣能力。一般和斷路器配合使用，用來檢修設(shè)備。（4） 熔斷器 線路長時間過負(fù)荷時，或設(shè)備故障發(fā)生短路時，用于切斷強(qiáng)大的短路電流。（5） 避雷器 避雷器的作用是保護(hù)變配電所或輸電線路免受雷擊的破壞，或者把強(qiáng)大的雷電流引入大地。（6）靜電電容器 主要用于補(bǔ)償無功功率。（7）電流互感器 主要是把檢測到的電能數(shù)據(jù)提供給二次回路，供計(jì)量和繼電保護(hù)裝置整定使用13。5.2 一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)的條件和項(xiàng)目5.2.1. 按正常工作條件選擇(1) 工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓，要略大于或等于所在線路的額定定電壓，即 （5-1）(2) 工作電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流要略大于或等于所在線路的額定電流， 即 （5-2）(3) 按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流或者是斷流容量要大于此設(shè)備在開斷短路電流時的有效值或者短路容量。即 ，。 （5-3）5.2.2. 按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)設(shè)備動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。高壓斷路器，負(fù)荷開關(guān)及隔離開關(guān)的短路穩(wěn)定度檢驗(yàn)：(1) 動穩(wěn)定校驗(yàn)條件或 （5-4）式中、為設(shè)備的極限通過電流或者動穩(wěn)定電流的峰值和有效值、三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為kA）。 (2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 （5-5）式中為設(shè)備的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）；t為熱穩(wěn)定試驗(yàn)時間（單位為s）；開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；短路發(fā)熱假想時間（單位為s）。短路發(fā)熱假想時間一般按下式計(jì)算 （5-6）在無限大容量系統(tǒng)中，電源的內(nèi)阻抗為零，電源內(nèi)部不存在壓降，有。因此s上式中為短路持續(xù)時間，短路持續(xù)時間就等于短路所在處的主保護(hù)動作時間加上斷路器分閘時間。當(dāng)時，。電流互感器的熱穩(wěn)定校驗(yàn)只對本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行。其校驗(yàn)條件按下列進(jìn)行。(1) 動穩(wěn)定校驗(yàn)條件或 (5-7)稱為動穩(wěn)定電流也是電器的極限通過電流峰值。為三相短路瞬時沖擊電流。為動穩(wěn)定倍數(shù) 。(2) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件或 (5-8)為熱穩(wěn)定電流， 為熱穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)時間s。為熱穩(wěn)定倍數(shù)。5.3 變電所10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇 根據(jù)工廠負(fù)荷等級和所處的地理環(huán)境，高壓側(cè)采用型戶內(nèi)固定式交流金屬封閉開關(guān)柜。初選設(shè)備見表5-1，下面分別對每一個設(shè)備進(jìn)行具體校驗(yàn)。表5-1 一次設(shè)備選擇表設(shè)備名稱設(shè)備型號高壓斷路器ZN12-10/2000高壓熔斷器RN1-10/50高壓隔離開關(guān)電流互感器電壓互感器JDZ-105.3.1高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)查附錄表1知高壓斷路器型號ZN12-10/2000各項(xiàng)參數(shù)見表5-2。表5-2 高壓斷路器各項(xiàng)參數(shù)表參數(shù)名額定電壓額定開斷電流極限通過電流熱穩(wěn)定電流額定電流數(shù)值10KV31.5KA80KA31.5KA2000A 在本設(shè)計(jì)中，。根據(jù)高壓斷路器的驗(yàn)證條件和表5-2可知，額定電壓和電流均符合條件。(1)開斷能力校驗(yàn)：；(2)熱穩(wěn)定與動穩(wěn)定校驗(yàn)：；綜上可知符合條件。 高壓隔離開關(guān)的選擇查附錄表3知高壓隔離開關(guān)型號各項(xiàng)參數(shù)如下參數(shù)表5-3表5-3 高壓隔離開關(guān)參數(shù)參數(shù)名稱額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流峰值熱穩(wěn)定電流數(shù)值本設(shè)計(jì)中，。根據(jù)5.2節(jié)中高壓隔離開關(guān)的驗(yàn)證條件知額定電流和電壓均符合條件（1）熱穩(wěn)定性與動穩(wěn)定性檢驗(yàn)：。綜上可知符合條件。5.3.3 電流互感器的選擇電流互感器LQJ-10：查附錄表8可得參數(shù)表5-4表5-4 電流互感器參數(shù)表參數(shù)名稱額定電壓額定電流比1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)數(shù)值10kv100/590225根據(jù)5.2節(jié)中電流互感器的驗(yàn)證條件則：；動穩(wěn)定校驗(yàn)條件：熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件： 因此均滿足條件。5.3.4 高壓熔斷器的校驗(yàn)高壓熔斷器：查附錄表6可得參數(shù)表5-5表5-5 高壓容電器參數(shù)表參數(shù)名稱額定電壓額定電流熔體電流數(shù)值10kv100A40A本設(shè)計(jì)中，根據(jù)5.2節(jié)中電流互感器的驗(yàn)證條件則：；因此滿足條件。5.4 變電所380V低壓一次設(shè)備的選擇選擇低壓電氣設(shè)備和選擇高壓一次設(shè)備一樣，都要滿足電氣設(shè)備在正常條件下以及發(fā)生短路故障下的工作要求，并且設(shè)備應(yīng)運(yùn)行維護(hù)便捷，安全性能高，另外也要投資經(jīng)濟(jì)節(jié)約14。5.4.1低壓設(shè)備的選擇根據(jù)本設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)初步選擇設(shè)備表如表5-6表5-6設(shè)備選擇表設(shè)備名稱設(shè)備型號低壓斷路器DW17-2000低壓斷路器DW15-4000低壓熔斷器RT0-600低壓刀開關(guān)HD13-1500/3低壓斷路器DZ20-6305.4.2低壓設(shè)備的校驗(yàn)(1) 低壓斷路器DW17-2000：查附表6可知額定電壓為380V，斷路器脫扣器額定電流為2000A，額定開斷電流80kA。據(jù)5.2節(jié)中高壓斷路器的驗(yàn)證條件知： ；因此符合條件。(2) 低壓斷路器DW15-4000：查附表5可知額定電壓為V，脫扣器額定電流，額定開斷電流80kA，此斷路器裝在各車間線端，各個車間的電流都在500A以下。據(jù)5.2節(jié)中低壓斷路器的驗(yàn)證條件則：；因此符合條件。(3) 低壓熔斷器：查附表8可知額定電壓為V，額定電流，額定開斷電流。此熔斷器裝在總線端和車間總線端，可以起到短路保護(hù)能力。據(jù)5.2節(jié)中熔路器的驗(yàn)證條件則：；。因此符合條件。5.5變配電所高低壓進(jìn)出線及母線的選擇 母線及高低壓進(jìn)出線起到傳輸電能的關(guān)鍵作用，因此母線及導(dǎo)線的合理選擇對電力系統(tǒng)減少電能損耗，減少電力故障都至關(guān)重要。在當(dāng)今市場銅價遠(yuǎn)高于鋁價的情況下，一般均使用鋁導(dǎo)線代替銅導(dǎo)線。同時，導(dǎo)線個電纜的選擇要滿足電能質(zhì)量的要求，做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，較小的投資，而且要布局合理，以便于維護(hù)與保養(yǎng)。5.5.1高低壓母線的選擇(1) 母線的選擇，主要包括母線所用的材料，類型和布置方式的選擇，導(dǎo)體截面的選擇，熱穩(wěn)定，動穩(wěn)定等項(xiàng)的校驗(yàn)等。對于高壓母線，由于最大負(fù)荷電流不是很大，選擇的矩形鋁母線。下面校驗(yàn)選擇該母線的熱穩(wěn)定性，查附表得常溫時矩形路母線的額定電流，長時間發(fā)熱的允許溫度是，校正系數(shù)為。根據(jù)校驗(yàn)條件，滿足要求。(2) 低壓母線的選擇，低壓母線選擇原則和高壓母線相似，只是運(yùn)行的最大負(fù)荷電流不同，根據(jù)低壓側(cè)最大負(fù)荷電流選擇的矩形鋁母線。5.5.2架空線和電纜的選擇一般10kv以上的高壓架空線和低壓380v低壓動力線路通常按發(fā)熱條件選擇，而35kv以上一般先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)工廠負(fù)荷的總電流，廠內(nèi)電纜線選擇型電纜，高壓架空線選擇裸導(dǎo)線鋼芯鋁絞線此兩種選擇熱，動穩(wěn)定均符合設(shè)計(jì)。5.5.3低壓線路的敷設(shè)方式由于本廠內(nèi)大部分是電纜線，所以只進(jìn)行電纜線的敷設(shè)設(shè)計(jì)即可，對于電纜線一般都是鋪設(shè)電纜溝或者沿墻壁或者其他建筑物就地埋設(shè)。但在埋設(shè)的過程當(dāng)中，應(yīng)該做到盡量少彎曲鋪設(shè)，以減少電纜的彎曲扭傷。在電纜穿越建筑物或者樓板時，要用鋼管套保護(hù)，減少外皮磨損，保護(hù)絕緣不受損傷。就整個工廠的鋪設(shè)方式來說，本次設(shè)計(jì)選擇放射式的方式，因?yàn)?，?dāng)廠內(nèi)有其他設(shè)備發(fā)生故障時不至于影響其他車間的正常安全生產(chǎn)。第六章 變電所二次回路與繼電保護(hù)6.1二次回路的定義和分類由保護(hù)，測量，控制等設(shè)備組成的監(jiān)視一次回路正常穩(wěn)定運(yùn)行的電路稱為二次回路，在二次回路中運(yùn)用到的設(shè)備叫做二次設(shè)備。變電所的二次回路是保持一次回路正確，安全，可靠運(yùn)行的系統(tǒng)15。依據(jù)相關(guān)電力施工規(guī)定，在二次回路中應(yīng)配置下列儀表（1）10kv的變電所的高壓側(cè)應(yīng)配置電流表和有功功率表，如果商業(yè)上需要計(jì)算用電量，還要配置無功電能表一個。（2）如果高壓側(cè)沒有配置電能表，需要在其低壓側(cè)配置電能表，并且還需要裝設(shè)電流表。（3）在車間的配電線路中，還需要配置電流表，以方便查看各車間的用電負(fù)荷（4）在用并聯(lián)電容器補(bǔ)償?shù)目偩€上，需要配置三只電流表，分別測量三相電流，并裝設(shè)一只無功電能表。6.2二次回路的操作電源二次回路的供電雖然只輔助于一次系統(tǒng)，但是卻對一次系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著極其重要的作用。因?yàn)樗梢詫y量一次電路的各種儀表單獨(dú)供電，使之基本不受一次電路的影響。事故狀態(tài)下，在母線電壓快速下降時，應(yīng)能使繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠的動作，所以要求其充分可靠，容量足夠大并且具有獨(dú)立性。要求在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重短路或者其他事故事，必須可靠的動作或跳閘。操作電源一般是由直流電源提供，一般可由現(xiàn)有的直流蓄電池，如鎘鎳蓄電池等，也可以通過整流裝置換流方式提供直流電。但是對于10kv變配電所，容量相對較小，繼電保護(hù)不復(fù)雜，可以通過電壓互感器等取得220v交流源使用。6.3斷路器的控制和信號回路對于10kv變配電所小型的變電所其監(jiān)視方式基本都使用燈光監(jiān)視的方式，而音響監(jiān)視方式多用于大型變電所，因此，本次設(shè)計(jì)才用燈光監(jiān)視控制回路。采用手動操作的斷路器控制和信號回路，圖6-1為手動操作的斷路器控制和信號回路圖圖7-1 斷路器控制與信號原理圖需要斷路器合閘時，推上操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器合閘。輔助觸點(diǎn)閉合，紅燈變亮，指示斷路器已經(jīng)合閘。紅燈同時還起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。分閘時時，扳下操作機(jī)構(gòu)使斷路器分閘，這時候，斷路器的輔助觸點(diǎn)斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點(diǎn)閉合，綠燈亮，表明斷路器已經(jīng)分閘。6.4變電所的測量和絕緣監(jiān)視回路在電力系統(tǒng)中進(jìn)行測量的主要目的是對電能的計(jì)量，比如功率的測量功率等，也可以用測量的數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)是否是處在安全運(yùn)行中，三相電壓是否平衡等。測量和監(jiān)視回路是二次系統(tǒng)的組成部分之一，對其各種儀表的配置都要滿足電氣安全運(yùn)行的需要16。6.4.1 變電所高壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路為能正確的反映電氣裝置的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)和絕緣狀況，并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營的需要，供電部門或企業(yè)本身都會在變配電所配置電氣測量儀表。一便于對系統(tǒng)中電流，電壓，頻率等各項(xiàng)參數(shù)做到隨時監(jiān)測。圖7-2 610kV線路測量和計(jì)量儀表的原理電路6.4.2 變電所低壓側(cè)測量和絕緣監(jiān)察回路圖7-3 220/380V線路測量和計(jì)量儀表的原理電路6.5變配電所的保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)變配電所及其周邊設(shè)備的安全運(yùn)行關(guān)系著全廠的持續(xù)安全生產(chǎn)，因此對其做好保護(hù)，盡快切除各種可能發(fā)生的故障顯得格外重要。這就有必要進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。對繼電保護(hù)的要求要做到速動性，選擇性，可靠性和靈敏性。當(dāng)變配電所某處發(fā)生短路故障時，應(yīng)能有選擇性的啟動應(yīng)該動作的保護(hù)，并且要做到可靠迅速，以減小短路故障帶來的損失。電力變壓器是電力系統(tǒng)中使用相當(dāng)普遍和十分重要的電器設(shè)備，在整個變電所中，變壓器的保護(hù)是最重要的。雖然它和發(fā)電機(jī)有區(qū)別，是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)相對可靠，發(fā)生故障的機(jī)會很少，但它一旦發(fā)生故障將會給供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的后果。為了保證變壓器的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。防止故障的擴(kuò)大，根據(jù)變壓器故障的發(fā)生，敏感，快速和可靠的保護(hù)裝置和良好的選擇性是非常必要的。6.5.1變壓器瓦斯保護(hù) 變壓器瓦斯保護(hù)又叫做氣體保護(hù)是反映變壓器內(nèi)部故障的一種保護(hù)裝置。在變壓器的油箱內(nèi)發(fā)生故障時，在故障電流作用下，變壓內(nèi)的液體油會受熱分解產(chǎn)生大量氣體，長生的氣體越多，變壓器內(nèi)的壓強(qiáng)越大，氣體迫使油和氣體沖向保護(hù)裝置，利用此原理實(shí)現(xiàn)變壓器的保護(hù)。變壓器瓦斯保護(hù)原理圖見圖7-4。圖7-4 變壓器氣體保護(hù)原理圖6.5.2 變壓器過負(fù)荷保護(hù)變壓器在運(yùn)行的過程當(dāng)中，有可能會出現(xiàn)過負(fù)荷，長期的過負(fù)荷運(yùn)行會減小變壓器的運(yùn)行壽命，破壞變壓器的絕緣保護(hù)，因此有必要設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)，變壓器過負(fù)荷保護(hù)的整定原理同線路過負(fù)荷保護(hù)一樣，動作電流整定依照一次側(cè)額定電流整定，動作時間一般為。整定計(jì)算公式 (6-1)為可靠系數(shù)，取1.2；為低壓側(cè)線路電流，根據(jù)公式和負(fù)荷計(jì)算的結(jié)果 由上過負(fù)荷電流整定為。6.5.2變壓器過電流保護(hù)變壓器內(nèi)外部故障或異常運(yùn)行都可能導(dǎo)致其過電流現(xiàn)象，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的電流保護(hù)。采用DL-11/50型感應(yīng)式過電流繼電器，(1) 過電流保護(hù)動作電流的整定 (6-2)取，。因此，動作電流故動作電流整定為5A。(2) 過電流保護(hù)動作時間的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，高壓出線處時間為，故根據(jù)時間級保護(hù)配合原則整定時間為多一個時間級差為。(3) 過電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)，用最小短路電流檢驗(yàn)。已知最小短路電流：保護(hù)一次側(cè)動作電流：因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。6.5.3. 裝設(shè)變壓器電流速斷保護(hù)由于過電流保護(hù)動作時間較長不能夠迅速隔離故障，故需要安裝瞬時速斷保護(hù)以快速反應(yīng)變壓器的故障。(1) 速斷電流的整定 已知：，。因此速斷動作電流為：選電流繼電器，動作電流整定為。保護(hù)一次側(cè)動作電流為：(2) 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 已知：，因此其保護(hù)靈敏系數(shù)為：依據(jù)規(guī)定，電流保護(hù)（含電流速斷保護(hù)）的最小靈敏系數(shù)為1.5，因此靈敏系數(shù)符合要求。第七章 防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)7.1變電所防雷 雷云形成時，會帶有很高的過電壓，當(dāng)雷云一旦與地面金屬導(dǎo)體有接觸時會產(chǎn)生很大的雷電流，如果沒有做好很好的防雷保護(hù)，將會對電氣設(shè)備，甚至對變電所本身造成難以想象的損壞。因此在雷雨天氣多發(fā)的地區(qū)做好供電的防雷工作，意義重大。在防雷工作當(dāng)中，要充分掌握雷電科學(xué)知識，掌握雷電的特點(diǎn)做到有針對性的預(yù)防和配置防雷設(shè)備，對當(dāng)?shù)毓╇姴块T和氣象部門所統(tǒng)計(jì)的雷電資料做到充分分析17。7.1.1防雷設(shè)備一般由接傘器，引下線，接地裝置等組成防雷設(shè)備，接傘器就是在雷放電時直接接受雷擊的物體，通常是由金屬組成的，接傘器包括有避雷針，避雷帶，避雷網(wǎng)等組成。7.1.2防雷設(shè)計(jì)本地區(qū)夏季多雨雷電頻發(fā)。且從當(dāng)?shù)貧庀蟛块T獲得的氣象資料顯示本地區(qū)多直接雷為主，基于此種情況，在進(jìn)行該設(shè)計(jì)時，為節(jié)省投資成本，造成不必要的浪費(fèi)，只需要進(jìn)行直擊雷的防護(hù)即可。變電所直擊雷保護(hù)的基本要求：應(yīng)能保護(hù)整個被保護(hù)的設(shè)備和室外較高的建筑物或者易受雷擊的物體都要設(shè)置直擊雷保護(hù)。（1）確定避雷針的保護(hù)范圍 在國際上通常使用滾球法來確定保護(hù)的范圍，滾球法就是用一個半徑的球體，沿著需要保護(hù)的部位滾動，當(dāng)球體只接觸到避雷針和地面時，球弧下部位就是保護(hù)范圍。對于不同的建筑或設(shè)備，保護(hù)級別不一樣，防雷級別根據(jù)附表12查得變電所屬于第一類防雷建筑物，滾球半徑為30m，根據(jù)工廠原始資料變電所使用兩支距離為10米的避雷針高度為為20m。兩支等高避雷針每側(cè)的保護(hù)范圍最小寬度： (8-1)為滾球半徑，避雷針高度，D，兩避雷針的距離。當(dāng)兩避雷針的距離時，按單個計(jì)算范圍，當(dāng)兩避雷針外側(cè)與單支避雷針外側(cè)計(jì)算相同。根據(jù)(8-1)公式帶入計(jì)算得：根據(jù)已知的資料變電所的施工長4米寬3米，可以做到全部保護(hù)。7.2接地電阻及其接地裝置接地電阻是引下線電阻和埋設(shè)于地下的金屬接地裝置電阻的總和。根據(jù)通過電流的性質(zhì)，接地電阻一般分為工頻接地電阻和沖擊接地電阻兩種。正常工作的工頻負(fù)荷電流流入接地裝置時表現(xiàn)的電阻就是工頻接地電阻。而只有雷擊接地裝置時才會有沖擊電阻。（1） 接地電阻的計(jì)算按照電力部門的規(guī)定，保護(hù)接地電阻應(yīng)滿足， （7-2）理論計(jì)算公式為 （7-3）但在工程設(shè)計(jì)中通常使用 （7-4）為土壤的電阻率，未接地體長度，為接地體直徑。在本設(shè)計(jì)中，由初始資料并查附表11得土壤電阻率為，有電氣聯(lián)系的架空線為5km，查附表14可知，確定變電所接地裝置的電阻應(yīng)滿足條件（8-2）及 （7-5） （7-6）為相同電壓下具有電氣關(guān)系的架空線的長度，本設(shè)計(jì)，為電纜線的長度，這里，帶入計(jì)算得則比較兩式接地電阻應(yīng)為（2）接地裝置的方案初步考慮圍繞變電所的四周距離變電所的墻體2-3米，放入直徑50mm,長度為2.5m的鋼管接地體，每隔5米放入一根，管間用扁鋼焊接起來。單根鋼管的接地電阻由（7-4）知接地的鋼管數(shù)為：為垂直接地體利用系數(shù)可查附表13，由于接地體要求均勻?qū)ΨQ排列，因此選擇14根直徑50mm,長2.5m鋼管做接地體，用扁鋼連接，環(huán)形配置。第八章 供電系統(tǒng)電氣圖紙?jiān)O(shè)計(jì)8.1主供電設(shè)計(jì)圖圖8-1 主供電系統(tǒng)圖圖8-2 工廠平面圖總結(jié)為了滿足歐科工礦設(shè)備的生產(chǎn)用電，本次設(shè)計(jì)搜集了大量的資料，包括實(shí)際的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)與預(yù)測，并向當(dāng)?shù)毓╇姴块T詳細(xì)咨詢了一些問題，通過負(fù)荷計(jì)算，短路計(jì)算，主接線設(shè)計(jì)，變壓器選擇，設(shè)備選擇，等多方面設(shè)計(jì)基本上滿足了工廠的用電要求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以歐科工礦設(shè)備公司以實(shí)際背景，通過搜集學(xué)習(xí)各種供配電知識，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)成了我進(jìn)行設(shè)計(jì)的最大的障礙，許多的用電設(shè)備不知道其基本參數(shù)，對變配電所設(shè)計(jì)的基本資料知之甚少，甚至還有很多的概念沒有搞明白。通過本次設(shè)計(jì)，希望自己在以后的學(xué)習(xí)當(dāng)中，做到理論與實(shí)踐的結(jié)合，真正把理論知識用到實(shí)踐中去，為自己所用，為我所服務(wù)的單位所用。附 錄附表1高壓斷路器ZN12-10/2000的主要技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)名額定電壓額定開斷電流極限通過電流熱穩(wěn)定電流額定電流數(shù)值10KV31.5KA80KA31.5KA2000A附表2并聯(lián)電容器參數(shù)型號額定容量kvar額定電容501.44附表3 S9-630/10變壓器參數(shù)表型號額定容量額定電壓/kv空載損耗負(fù)載損耗空載電流阻抗電壓S9-630/1063010/0.4130058003.05附表4 電力線路單位長度電抗平均值線路結(jié)構(gòu)線路電壓架空線路附表5 高壓隔離開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)名稱額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流峰值熱穩(wěn)定電流數(shù)值附表6 低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號脫扣器額定電流A長延時動作整定電流A短延時動作整定電流A瞬間動作額定電流A單相接地短路動作電流A分?jǐn)嗄芰﹄娏鱧A20001000200070001200060001200080(短延時30)0.2附表7 低壓斷路器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓V脫扣器額定電流A瞬時脫扣電流倍數(shù)分?jǐn)?