机械厂降压变电所的电气设计

0第一章 设计任务1.1 设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1.2 设计依据1.2.1 工厂总平面图图 1-1XX 机械厂总平面图1.2.2 工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4000h，日最大负荷持续时间为 6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表 1-1 所示。1.2.3 供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条 10kV 的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为 LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为 2m；干线首端距离本厂约 8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为 1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 100km，电缆线路1总长度为 18km。1.2.4 气象资料本厂所在地区的年最高气温为 38，年平均气温为 23，年最低气温为-9，年最热月平均最高气温为 33，年最热月平均气温为 26，年最热月地下 0.8 米处平均气温为 25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20。1.2.5 地质水文资料本厂所在地区平均海拔 500m，地层以红土为主，地下水位为 2m。1.2.6 电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为 18 元/kVA，动力电费为 0.9 元/Kw.h，照明电费为 0.5 元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA 为 800/kVA。表 1-1 工厂负荷统计资料厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量/kW需要系数 功率因数动力 300 04 071 铸造车间照明 6 08 10动力 350 03 0652 锻压车间照明 8 09 10动力 400 02 0657 金工车间照明 10 08 10动力 360 035 066 工具车间照明 7 09 10动力 250 05 084 电镀车间照明 5 08 10动力 150 06 083 热处理车间 照明 5 08 10动力 180 03 0709 装配车间照明 6 08 10动力 160 03 06510 机修车间照明 4 08 10动力 50 07 088 锅炉车间照明 1 08 10动力 20 03 085 仓库照明 1 08 10生活区 照明 350 07 092第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1 单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为 KW） = ， 为系数30PdKedb)无功计算负荷（单位为 kvar）= tan30Qc)视在计算负荷（单位为 kvA）=30ScosPd)计算电流（单位为 A） = , 为用电设备的额定电压（单位为 KV）30INUS2.1.2 多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为 KW） =30PipK30式中 是所有设备组有功计算负荷 之和， 是有功负荷同时系数，可取iP30 0.850.95b)无功计算负荷（单位为 kvar）= ， 是所有设备无功 之和； 是无功负荷同时系数，可取30QiqK30iQ3030QqK0.90.97c)视在计算负荷（单位为 kvA） =30S230Pd)计算电流（单位为 A） = =1.52INU30S经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表 2-1 所示（额定电压取 380V）表 2-1 XX 机械负荷计算表厂房编号厂房名称负荷类别设 备容量Pe/kW需要系数Kd功 率因 数cos功率因素tanP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1 铸 动 300 0.4 0.7 1.0 120 122.4 / /3力 2造车间照明6 0.8 1.0 0 4.8 0 / /小计306 / 124.8 122.4 175 266动力350 0.3 0.65 1.17105 123 / /2 锻压车间照明8 0.9 1.0 0 7.2 0 / /小计358 / 112.2 123 166 253动力400 0.2 0.65 1.1780 93.6 / /7 金工车间照明10 0.8 1.0 0 8 0 / /小计410 / 88 93.6 128 194动力360 0.35 0.6 1.33126 167.6 / /6 工具车间照明7 0.9 1.0 0 6.3 0 / /小计367 / 132.3 167.6 213 324动力250 0.5 0.8 0.75125 93.8 / /4 电镀车间照明5 0.8 1.0 0 4 0小计255 / 129 93.8 160 244动力150 0.6 0.8 0.7590 67.5 / /3 热处理车间照明5 0.8 1.0 0 4 0 / /小计155 / 94 67.5 116 176动力180 0.3 0.7 1.0254 55.1 / /9 装配车间照明6 0.8 1.0 0 4.8 0 / /小计186 / 58.8 55.1 80.6 12210 机修动力160 0.3 0.65 1.1748 56.2 / /4车间照明4 0.8 1.0 0 3.2 0 / /小计164 / 51.2 56.2 76 115.5动力50 0.7 0.8 0.7535 26.3 / /8 锅炉车间照明1 0.8 1.0 0 0.8 0 / /小计51 / 35.8 26.3 44.4 67动力20 0.3 0.8 0.756 4.5 / /5 仓库照明1 0.8 1.0 0 0.8 0 / /小计21 / 6.8 4.5 8.2 13生活区 照明350 0.7 0.9 0.48245 117.6 272 413总计（380V侧）2623 1077.9927.6 / /Kp=0.8Kq=0.850.75 862.32788.46 1168.4 17762.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表 2-1 可知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.75。而供电部门要求该厂10KV 进线侧最大负荷时功率因数不低于 0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 0.9，暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量：= (tan - tan )=862.3tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 393 kvarCQ30P12参照图 2-1，选 PGJ1 型低压自动补偿评屏，并联电容器为 BW0.4-14-3 型，采用其方案（主屏）1 台与方案 3（辅屏）4 台相结合，总共容量为 84kvar 5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷 =（788.5-420）30Qkvar=368.5kvar，视在功率 =937.7kVA，计算电流 =1425 A,功23030QPS NUSI30率因数提高为 cos = =0.92。305主 屏 辅 屏1#方 案6支 路 3#方 案6支 路2方 案8支 路 4方 案8支 路CC图 2-1 PGJ1 型低压无功功率自动补偿屏的接线方案在无功补偿前，该变电所主变压器 T 的容量为应选为 1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器 T 的容量选为 1000kVA 的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10kV 侧的负荷计算如表 2-2 所示。表 2-2 无功补偿后工厂的计算负荷计算负荷项目 cos/KW30P/kvar30Q/kV30SA/A30I380V 侧补偿前负荷 0.75 862.3 788.5 1168.4 1776380V 侧无功补偿容量 -420380V 侧补偿后负荷 0.92 862.3 368.5 937.7 1425主变压器功率损耗 0.015 =1330S0.06 =5230S10KV 侧负荷计算 0.92 875.3 420.5 971.1 566第 3 章变电所位置与型式的选择3.1 变电所位置的选择要求一、接近负荷中心；二、进出线方便；三、接近电源侧；四、设备运输方便；五、不应设在有剧烈振动或高温的场所；六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定；九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。在同一配电室内单列布置高、低压配电装置时，当高压开关柜或低压配电屏顶面有裸露带电导体时，两者之间的净距不应小于 2m；当高压开关柜和低压配电屏的顶面封闭外壳防护等级符合 IP2X 级时，两者可靠近布置。有人值班的配电所，应设单独的值班室。当低压配电室兼作值班室时，低压配电室面积应适当增大。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通，值班室应有直接通向户外或通向走道的门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。设于二层的配电室应设搬运设备的通道、平台或孔洞。高（低）压配电室内，宜留有适当数量配电装置的备用位置。高压配电装置的柜顶为裸母线分段时，两段母线分段处宜装设绝缘隔板，其高度不应小于 0.3m。由同一配电所供给一级负荷用电时,母线分段处应设防火隔板或有门洞的隔墙。供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟，当无法分开时，该电缆沟内的两路电缆应采用阻燃性电缆，且应分别敷设在电缆沟两侧的支架上。户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。配电所宜设辅助生产用房。3.2 变电所的形式车间附设变电所车间内变电所露天（或半露天）变电所独立变电所杆上变电台地下变电所楼上变电所成套变电所移动式变电所我们的工厂是 10kv 以下，变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的 轴和 轴，xy然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置， 、 、 分别代表厂房1P23101、2、3.10 号的功率，设定 （1.8,2.8） 、 （2.1,4.9） 、 （3.7,6.7） 、1P27（5.5，2） 、 （5.9,3.6） 、 （6.3,5.3） 、 （6.6,6.7） 、 （8.8,2.1） 、4P5P6P7P8P（9.1,3.7） 、 （9.8,6.8） ，并设 （0.6,7.4）为生活区的中心负荷，如图 3-1 所9101示。而工厂的负荷中心假设在 P( , ),其中 P= + + + = 。因此仿照力学xy1231i中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：（3-1）iPPxx )(1321 （3-2）iyyyy )(1321 把各车间的坐标代入（1-1） 、 （2-2） ，得到 =4.2， =5.2 。由计算结果可知，工厂的负xy荷中心在 6 号厂房（工具车间）的西南角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在 6 号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。 2P134P56P78P910P1x变电所位置P图 3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择84.1 变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为 S9 型，而容量根据式 ， 为主变压器容量，30STN TN为总的计算负荷。选 =1000 KVA =971KVA，即选一台 S9-1000/10 型低损耗配电30STNS 30S变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器 型号为 S9 型，而每台变压器容量根据式（4-1） 、 （4-2）选择，即971KVA=（582.6679.7）KVA （4-1） )7.06(TNS=(134.29+165+44.4) KVA=343.7 KVA （4-2）)(3因此选两台 S9-630/10 型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为 Yyn0 。4.2 变电所主接线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：装设一台主变压器的主接线方案，如下图 4-1 所示，装设两台主变压器的主接线方案，如图 4-2 所示。图 4-1 装设一台主变压器的主接线方案9Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW 口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96图 4-2 装设两台主变压器的主接线方案4.3 主接线方案的技术经济比较 10表 4-1 主接线方案的技术经济比较比较项目 装设一台主变的方案 装设两台主变的方案供电安全性 满足要求 满足要求供电可靠性 基本满足要求 满足要求供电质量 由于一台主变，电压损耗较大 由于两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性 只有一台主变，灵活性稍差 由于有两台主变，灵活性较好技术指标扩建适应性 稍差一些 更好一些电力变压器的综合投资额查得 S9-1000/10 的单价为15.1 万元，而变压器综合投资约为其单价的 2 倍，因此综合投资约为 2*15.1=30.2万元查得 S9-630/10 的单价为 10.5万元，因此两台变压器的综合投资约为 4*10.5=42 万元，比一台主变方案多投资 11.8 万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得 GG-1A(F)型柜可按每台4 万元计，其综合投资可按设备的 1.5 倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24 万元本方案采用 6 台 GG-1A(F)柜，其综合投资约为 6*1.5*4=36 万元，比一台主变方案多投资 12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2 万元*0.05=1.51 万元；高压开关柜的折旧费=24 万元*0.06=1.44 万元；变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25 万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（1.51+1.44+3.25）=6.2 万元主变的折旧费=42 万元*0.05=2.1 万元；高压开关柜的折旧费=36 万元*0.06=2.16 万元；变配电的维修管理费=（42+36）万元*0.06=4.68 万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（2.1+2.16+4.68）=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74 万元经济指标供电贴费主变容量每 KVA 为 800 元，供电贴费=1000KVA*0.08 万元/KVA=80 万元供电贴费=2*630KVA*0.08 万元=100.8 万元，比一台主变多交20.8 万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案。11第五章 短路电流的计算5.1 绘制计算电路500MVAK-1 K-2LGJ-150,8km10.5kV S9-1000 0.4kV(2)(3)(1)系统图 5-1 短路计算电路5.2 确定短路计算基准值设基准容量 =100MVA，基准电压 = =1.05 ， 为短路计算电压，即高压侧dSdUcNcU=10.5kV，低压侧 =0.4kV，则1dU2（5-1）kAVMId51031（5-2）kUSId4.225.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值5.3.1 电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量 =500MVA，故ocS=100MVA/500MVA=0.2 （5-3）1X5.3.2 架空线路查表得 LGJ-150 的线路电抗 ，而线路长 8km，故kmx/36.0（5-4）.2)5.1()836.0(202 VMAUSlxXcd5.3.3 电力变压器查表得变压器的短路电压百分值 =4.5，故%kU=4.5 （5-5）VASXNdk105.410%3式中， 为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图 5-2 所示。122.01 k-1 k-26.215.41图 5-2 短路计算等效电路5.4 k-1 点（10.5kV 侧）的相关计算5.4.1 总电抗标幺值=0.2+2.6=2.8 （5-6）*21)(Xk5.4.2 三相短路电流周期分量有效值（5-7）kAIkdk 96.8.5*)1(15.4.3 其他短路电流（5-8）kIIk.)3(1)()3( （5-9）kAish 0.59652.)()( （5-10）IIs 2.)3()3(5.4.4 三相短路容量（5-11）MVAXSkdk 7.358.210*)()3(15.5 k-2 点（0.4kV 侧）的相关计算5.5.1 总电抗标幺值=0.2+2.6+4.5=7.3 （5-12）*32*1)( XXk5.5.2 三相短路电流周期分量有效值（5-13）kAIkdk 7.19.4*)2(*25.5.3 其他短路电流（5-14）kAIIk7.19)3()()3( （5-15）kish 2.3684.1)()( （5-16）IIs 51.0.)3()3(5.5.4 三相短路容量13（5-17）MVAXSkdk 7.13.0*)2()3(2以上短路计算结果综合图表 5-1 所示。表 5-1 短路计算结果三相短路电流 三相短路容量/MVA短路计算点 )3(kI)3(I)3(I)3(shi)3(shI)3(kSk-1 1.96 1.96 1.96 5.0 2.96 35.7k-2 19.7 19.7 19.7 36.2 21.5 13.714第六章 变电所一次设备的选择校验6.1 10kV 侧一次设备的选择校验6.1.1 按工作电压选则 设备的额定电压 一般不应小于所在系统的额定电压 ，即 ，高压设备eNU NUeN的额定电压 应不小于其所在系统的最高电压 ，即 。 =10kV， e maxemax=11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压 =12kV，穿墙套管额定电maxU N压 =11.5kV，熔断器额定电压 =12kV。eN eNU6.1.2 按工作电流选择设备的额定电流 不应小于所在电路的计算电流 ，即eNI 30IeN30I6.1.3 按断流能力选择设备的额定开断电流 或断流容量 ，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可ocIocS能分断的最大短路有效值 或短路容量 ，即)3(k)3(k或ocI)3(k)(ocS)3(k对于分断负荷设备电流的设备来说，则为 ， 为最大负荷电流。ocImaxOLaxLI6.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或maxi)3(sh)3(maxshI、 分别为开关的极限通过电流峰值和有效值， 、 分别为开关所处的三相短maxiI )(si)3(sh路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 imattI2)3(对于上面的分析，如表 6-1 所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表 6-1 10 kV 一次侧设备的选择校验选择校验项目 电压 电流 断流能力 动态定度 热稳定度 其它参数 NUNI)3(kI)(shimatI2)3(装置地点条件 数据 10kV 57.7A( )1TI1.96kA 5.0kA.7916.15额定参数 eNU eNocImaxitI2高压少油断路器 SN10-10I/63010kV 630kA 16kA 40 kA 5162高压隔离开关 -68GN10/20010kV 200A - 25.5 kA 5012二次负荷0.6高压熔断器RN2-10 10kV 0.5A50 kA - -电压互感器JDJ-10 10/0.1kV - - - -电压互感器JDZJ-10kV31.0/- - - -电流互感器LQJ-10 10kV 100/5A -kA1.025=31.8 kA1).9(2=81避雷针 FS4-10 10kV - - - -一次设备型号规格户外隔离开关 GW4-12/40012kV 400A - 25kA 50126.2 380V 侧一次设备的选择校验同样，做出 380V 侧一次设备的选择校验，如表 6-2 所示，所选数据均满足要求。表 6-2 380V 一次侧设备的选择校验选择校验项目 电压 电流 断流能力 动态定度 热稳定度 其它参数 NUNI)3(kI)3(shIimat2)3( -装置地点条件 数据 380V 总 1317.6A 19.7kA 36.2kA 7.019-额定参数 eN eN ocImaxitI2-一次设备型号低压断路器 DW15-1500/3D380V 1500A 40kA - - -16低压断路器 DW20-630380V630A（大于 ）30I30Ka(一般) - - -低压断路器 DW20-200380V200A（大于 ）30I25 kA - - -低压断路HD13-1500/30380V 1500A - - - -电流互感器 LMZJ1-0.5500V 1500/5A - - - -规格电流互感器 LMZ1-0.5500V 100/5A160/5A - - - -6.3 高低压母线的选择查表得到，10kV 母线选 LMY-3(40 4mm),即母线尺寸为 40mm 4mm;380V 母线选 LMY-3（120 10） +80 6，即相母线尺寸为 120mm 10mm，而中性线母线尺寸为 80mm 6mm。 17第七章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择7.1 10kV 高压进线和引入电缆的选择7.1.1 10kV 高压进线的选择校验采用 LGJ 型钢芯铝绞线架空敷设，接往 10kV 公用干线。a).按发热条件选择 由 = =57.7A 及室外环境温度 33，查表得，初选 LGJ-35,30ITN1其 35C 时的 =149A ,满足发热条件。alIb).校验机械强度 查表得，最小允许截面积 =25 ，而 LGJ-35 满足要求，故选它。minA2由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。7.1.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 YJL22-10000 型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由 = =57.7A 及土壤环境 25，查表得，初选缆线芯截面为 25 的交联电缆，30ITN1 2m其 =149A ,满足发热条件。alb)校验热路稳定按式 ，A 为母线截面积，单位为 ； 为满足热路稳定条件CtIAima)3(min 2minA的最大截面积，单位为 ；C 为材料热稳定系数； 为母线通过的三相短路稳态电流，2 )3(I单位为 A； 短路发热假想时间，单位为 s。本电缆线中imat=1960， =0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为 0.5s，断路器断路时)3(Ii间为 0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得30I 2malI18，满足发热条件。 30Ib）校验电压损耗由图 1.1 所示的工厂平面图量得变电所至 1 号厂房距离约为 300m，而查表得到 185 的铝芯电缆的 =0.21 （按缆芯工作温度 75计） ， =0.072m0Rkm/0X，又 1 号厂房的 =120kW, =122.4kvar，故线路电压损耗为k/30P3QVkVkWUqXpN 7.2638.0)3.0(var412).(12)( =5%。%738.6alU故不满足电压损耗的要求c）断路热稳定度校验 2)3(min 4765.019mCtIAima不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为 240 的电缆，即选 VLV22-1000-23 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。7.2.2 锻压车间馈电给 2 号厂房（锻压车间）的线路，亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略） 。7.2.3 热处理车间馈电给 3 号厂房（热处理车间）的线路，亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略） 。7.2.4 电镀车间馈电给 4 号厂房（电镀车间）的线路，亦采用 VLV22-1000-3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略） 。7.2.5 仓库馈电给 5 号厂房（仓库）的线路，由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线 BLV-1000 型 5 根（包括 3 根相线、1 根 N 线、1 根 PE 线）穿硬塑料管埋地敷设。a）按发热条件需选择由 =13A 及环境温度 26 ，初选截面积 4 ，其 =19A ，满足发热条件。 30IC 2malI30Ib）校验机械强度查表得，最小允许截面积 =2.5 ，因此上面所选的 4 的inA2 2m导线满足机械强度要求。c) 所选穿管线估计长 50m，而查表得 =0.85 ， =0.119 ，又仓库的0Rkm/0Xk/19=6.8kW, =4.5 kvar，因此30P30Q VkVkWUqXpRN 72.38.0)05.19.(var54)5.8(.6)( I30,满足发热条件。2）效验机械强度 查表可得，最小允许截面积 Amin=10mm2，因此 BLX-1000-1 240 满足机械强度要求。3）校验电压损耗 查工厂平面图可得变电所至生活区的负荷中心距离 200m 左右，而查表得其阻抗值与BLX-1000-1 240 近似等值的 LJ-240 的阻抗 =0.14 ， =0.30 （按线间几0Rkm/0Xkm/何均距 0.8m） ，又生活区的 =245KW， =117.6kvar，因此30P3QVkVkWUqXpRN 8.298.0).3(var4)21.(75)( =5%738.29%alU不满足允许电压损耗要求。因此决定采用四回 BLX-1000-1 120 的三相架空线路对生活区供电。PEN 线均采用 BLX-1000-1 70 橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格。7.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验20采用 YJL2210000 型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约 2Km的临近单位变配电所的 10KY 母线相连。7.3.1 按发热条件选择 工厂二级负荷容量共 335.1KVA， ，最热月土壤平均温AkVkAI 3.19)03/(1.530 度为 25。查表工厂供电设计指导8-43，初选缆心截面为 25 的交联聚乙烯绝缘2m的铝心电缆，其 满足要求。309alIAI=7.3.2 校验电压损耗 由表工厂供电设计指导8-41 可查得缆芯为 25 的铝2kR/54.10（缆芯温度按 80计） ， ，而二级负荷的kmX/12.0, ，线路长度WkP85).31294(30 var9.2ar)3.68.91(30 kkQ按 2km 计，因此 VkVU851.0(vr.2)4.(. %85.10/85%alU由此可见满足要求电压损耗 5%的要求。7.3.3 短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯 25的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位 10KV 的短路数据不知，因此该联路线2m的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表 7-1 所示。表 7-1 进出线和联络线的导线和电缆型号规格线 路 名 称 导线或电缆的型号规格10KV 电源进线 LGJ-35 铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆 YJL2210000325 交联电缆（直埋）至 1 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 2 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 3 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 4 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 5 号厂房 BLV100014 铝芯线 5 根穿内径 25 硬塑管2m至 6 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 7 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 8 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）至 9 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）380V低压出线至 10 号厂房 VLV2210003240+1120 四芯塑料电缆（直埋）21至生活区 四回路，每回路 3BLX-1000-1120+1BLX-1000-170 橡皮线（三相四线架空线）第八章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定8.1 变电所二次回路方案的选择a)高压断路器的操作机构控制与信号回路 断路器采用手动操动机构，其控制与信号回路如工厂供电设计指导图 6-12 所示。b)变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。c)变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器避雷器柜。其中电压互感器为 3 个 JDZJ10 型，组成 Y0/Y0/的接线，用以实现电压侧)(/0开 口Y量和绝缘监察，其接线图见工厂供电设计指导图 6-8。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表，接线图见工厂供电设计指导图 6-9。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。8.2 变电所继电保护装置8.2.1 主变压器的继电保护装置a）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。b）装设反时限过电流保护。采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。8.2.2 护动作电流整定 maxLirewlopIKI其中 ，可靠系数 ，AVAIITNL 157.2)103/(1021max 1.3relK=接线系数 ，继电器返回系数 ，电流互感器的电流比 =100/5=20 ，因此动wK=.8re=i作电流为：AIOP3.91520.3因此过电流保护动作电流整定为 10A。8.2.3 过电流保护动作时间的整定 因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10 倍的动作电流动作时间）可整定为最短的 0.5s 。228.2.4 过电流保护灵敏度系数的检验 1minopkpIS其中， =0.866 19.7kA/(10kV/0.4kV)=0.682TKTKk II/86.0/)3(2)2(min ，AIwiop1/1因此其灵敏度系数为： pS=682A/03.45 满足灵敏度系数的 1.5 的要求。8.3 装设电流速断保护8.3.1 速断电流的整定利用式 ，其中 ， ， ，maxkTiwrelqbIKI kAIkk7.19)3(2max =1.4relKw， ，因此速断保护电流为=10/52iK=10/.425 Aqb597025.速断电流倍数整定为 (注意 不为整数,但必须在 28 之间)/=A/105.qbopI8.3.2、电流速断保护灵敏度系数的检验利用式 ，其中 ，1minqbkpIS kAIIKKk 7.196.8.06.)3(2)2(min ，因此其保护灵敏度系数为 AKIwiop 0/25/1 S=0/=1.51.5从工厂供电课程设计指导表 6-1 可知，按 GB5006292 规定，电流保护的最小灵敏度系数为 1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按 JBJ696 和 JGJ/T1692 的规定，其最小灵敏度为 2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底。8.4 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置8.4.1 装设反时限过电流保护亦采用 GL15 型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分跳闸的操作方式。a)过电流保护动作电流的整定,利用式 ，其中 =2 ，取maxLirewlopIKI .maxLI30=30I AkVkAUSN 4.19)03/()4.16032()/()(18.304.1.30)( 0.652A=43.38A， ， =1， =0.8， =50/5=10，因此动作电流为：=relKwrei23因此过电流保护动作电流 整定为 7A。AIop 3.64.19208.3 opIb)过电流保护动作电流的整定按终端保护考虑，动作时间整定为 0.5s。c)过电流保护灵敏度系数因无临近单位变电所 10kV 母线经联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，只有从略。8.4.2 装设电流速断保护亦利用 GL15 的速断装置。但因无临近单位变电所联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数，也只有从略。8.4.3 变电所低压侧的保护装置a）低压总开关采用 DW151500/3 型低压短路器，三相均装设过流脱钩器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路。脱钩器动作电流的整定可参看参考文献和其它有关手册。b）低压侧所有出线上均采用 DZ20 型低压短路器控制，其瞬间脱钩器可实现对线路的短路故障的保护。24第九章 降压变电所防雷与接地装置的设计9.1 变电所的防雷保护9.1.1 直接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻 。通常采用 3-6 根长 2.5 m 的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排R10W和多边形排列，管间距离 5 m，打入地下，管顶距地面 0.6 m。接地管间用 40mm4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用 25 mm 4 mm 的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径 20mm 的镀锌扁刚，长 11.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有 3m 以上的距离。9.1.2 雷电侵入波的防护a)在 10KV 电源进线的终端杆上装设 FS410 型阀式避雷器。引下线采用 25 mm 4 mm 的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。b）在 10KV 高压配电室内装设有 GG1A（F）54 型开关柜，其中配有 FS410 型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。c）在 380V 低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。9.2 变电所公共接地装置的设计9.2.1 接地电阻的要求按工厂供电设计指导表 9-6。此边点所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：4ER且 4.27/10/2AVI其中, 因此公共接地装置接地电阻 。7350)8(1AIE ER9.2.2 接地装置的设计采用长 2.5m、 50mm 的钢管 16 根，沿变电所三面均匀布置，管距 5 m，垂直打入地下，管顶离地面 0.6 m。管间用 40mm4mm 的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两25条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用 25 mm 4 mm 的镀锌扁刚。变电所接地装置平面布置图如图 9-1 所示。接地电阻的验算：85.36.012/)1( mnlRE满足 欧的接地电阻要求，式中, 查 工厂供电设计指导 。4ER5图 91 变电所接地装置平面布置26设计总结课程设计是培养我们综合运用所学知识的能力，是对学生发现问题、提出问题、分析问题、和解决问题能力的锻炼，对学生实际工作能力的聚集训练。刚开始的时候先认真审题，考虑某提升机系统的具体要求，复习了相关的课程内容，经过三个礼拜说的努力，课程设计终于顺利完成了！回顾此次课程设计可谓感慨颇多。从理论到实践，在这三个星期里可以说苦多于甜但是学到了很多书本上没学过的知识。通过这次课程设计，我知道了理论联系实际是多么重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的知识灵活的运用到实际中才能提高自己的实际动手能力和独立思考能力。这次课程设计终于顺利完成了，在设计的过程中遇到了很多困难，但都在钟国梁老师的辛勤指导下游刃而解。同时，在钟国梁老师的身上学到了很多实用的东西，在此我表示感谢！27参考文献1工厂供电第二版 主编 苏文成 机械工业出版社 2电力工程综合设计指导书 主编 卢帆兴 肖清 周宇恒 3实用供配电技术手册 中国水利水电出版社4现代电工技术手册 中国水利水电出版社5电气工程专业毕业设计指南供配电分册 中国水利水电出版社6电气工程专业毕业设计指南继电保护分册中国水利水电出版社7电气工程专业毕业设计指南电力系统分册中国水利水电出版社8实用电工电子技术手册实用电工电子技术手册编委会编 9工厂供电设计指导 主编 刘介才 机械工业出版28目 录第一章 设计任务 11.1 设计要求 .11.2 设计依据 1第二章 负荷计算和无功功率补偿 .32.1 负荷计算 .32.2 无功功率补偿 .5第三章 变电所位置与型式的选择 .7第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择 .94.1变电所主变压器的选择 .94.2 变电所主接线方案的选择 94.3 主接线方案的技术经济比较 11第五章 短路电流的计算 125.1 绘制计算电路 125.2 确定短路计算基准值 125.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值 125.4 k-1 点（10.5kV 侧）的相关计算 .135.5 k-2 点（0.4kV 侧）的相关计算 13第六章 变电所一次设备的选择校验 .156.1 10kV 侧一次设备的选择校验 .156.2 380V 侧一次设备的选择校验 .166.3 高低压母线的选择 17第七章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 187.1 10kV 高压进线和引入电缆的选择 .187.2 380 低压出线的选择 187.3 作为备用电源的高压联络线的选择校验 .20第八章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 228.1 变电所二次回路方案的选择 228.2 变电所继电保护装置 .228.3 装设电流速断保护 238.4 作为备用电源的高压联络线的继电保护装置 23第九章 降压变电所防雷与接地装置的设计 259.1 变电所的防雷保护 25第十章 设计总结 27参考文献 28