1、某鍛造廠供配電系統設計學生姓名：學號：專業班級：指導教師：完成時間： 2015.12 目錄第一章概述. 11.1 設計對象簡介. 11.2 原始資料介紹. 11.3設計原則 . 31.4設計任務 . 3第二章 負荷計算 . 52.1 負荷計算的意義. 52.2 負荷計算 . 52.3 功率補償 . 7第三章 供電方案及主變壓器選擇 . 83.1 供電方案的選擇. 83.2 變電所主變壓器型號. 93.3技術指標計算. 93.4方案經濟計算. 113.5 主接線的設計. 13第四章 短路電流計算 . 154.1 短路電流計算的目的. 154.2 短路電流計算. 15第五章 主要電氣設備選擇 .

2、195.1 功率損耗計算. 195.235kv架空線路的導線選擇 . 205.335kv各設備的選擇和校驗 . 215.3.1 35kv斷路器 . 215.3.2 35kv隔離開關 . 225.3.3 35kv電壓互感器 . 225.3.4 電流互感器 . 235.410kv各設備的選擇和校驗 . 245.4.1 10kv斷路器 . 245.4.2 10kv隔離開關 . 255.4.3 10kv電壓互感器 . 255.4.4 10kv電流互感器 . 255.510kv母線 . 265.6高壓開關柜 . 275.7 車間變電所 . 275.810kv備用電源進線 . 28第六章 主要設備繼電保護

3、設計 . 296.1 主變壓器的保護方式選擇和整定計算. 306.210kv高壓線路的保護方式選擇和整定計算 . 31第七章 配電裝置設計 . 337.1 變配電所的形式選擇. 337.2 配電設備布置圖. 33第八章 防雷接地設計 . 358.1 防雷設計 . 358.1.1防雷措施的選擇 . 358.1.2直擊雷防護 . 368.1.3雷電侵入波防護 . 368.2 接地設計 . 36第九章 車間變電所設計 . 379.1 車間變壓器的臺數、容量. 379.2 變電所位置的原則考慮. 38第十章 廠區 380v 配電系統設計 . 3910.1 三級負荷配電設計 . 3910.2 二級負荷配

4、電設計 . 40心得體會 . 41附錄一：設備匯總一覽表. 41附錄二：低壓一次設備的選擇校驗項目附錄三：系統總接線圖附錄四：繼電保護圖1 第一章概述1.1 設計對象簡介變電所由主接線，主變壓器，高、低壓配電裝置，繼電保護和控制系統，所用電和直流系統，遠動和通信系統，必要的無功功率補償裝置和主控制室等組成 。其中 ，主接線、主變壓器、高低壓配電裝置等屬于一次系統；繼電保護和控制系統、 直流系統、 遠動和通信系統等屬二次系統。主接線是變電所的最重要組成部分。它決定著變電所的功能、建設投資、運行質量、維護條件和供電可靠性。一般分為單母線、雙母線、一個半斷路器接線和環形接線等幾種基本形式。主變壓器是

5、變電所最重要的設備，它的性能與配置直接影響到變電所的先進性、經濟性和可靠性。一般變電所需裝23 臺主變壓器； 330 千伏及以下時，主變壓器通常采用三相變壓器，其容量按投入5 10 年的預期負荷選擇。此外，對變電所其他設備選擇和所址選擇以及總體布置也都有具體要求。變電所繼電保護分系統保護（包括輸電線路和母線保護）和元件保護（包括變壓器、電抗器及無功補償裝置保護）兩類。1.2 原始資料介紹1. 廠區平面布置圖倉庫倉庫鍛工車間三車間鍋爐房空氣站倉庫一車間二車間工具機修35kv電源進線10kv備用電源進線煤氣站2 配電計點名稱設備容量 /kw需要系數 kdtg一車間、鍛工車間14190.330.4二

6、車間22230.30.68三車間17550.520.3工具, 機修車間12890.380.26空氣站、煤氣站、鍋爐房12660.670.2倉庫5500.30.72. 負荷負荷類型及負荷量見上表， 負荷電壓等級為 380v 。除空氣站， 煤氣站部分設備為二級負荷，其余均為三級負荷。3. 工廠為二班制， 全年工廠工作小時數為4500小時，最大負荷利用小時數：tmax=4000小時。年耗電量約為2015 萬 kw h（有效生產時間為10 個月） 。4. 電源： 工廠東北方向 6 公里處有新建地區降壓變電所， 110/35/10kv ， 25mva變壓器一臺作為工廠的主電源， 允許用 35kv或 10

7、kv中的一種電壓， 以一回架空線向工廠供電。 35kv側系統的最大三相短路容量為1000mv a，最小三相短路容量為 500mv a。10kv側系統的最大三相短路容量為800mv a，最小三相短路容量為 400mv a。備用電源：此外，由正北方向其他工廠引入10kv電纜作為備用電源，平時不準投入，只在該工廠主電源發生故障或檢修時提供照明及部分重要負荷用電，輸送容量不得超過全廠計算負荷的20% 。5. 功率因數：要求 cos0.85 。6. 電價計算：供電部門實行兩部電價制。 （1）基本電價：按變壓器安裝容量每 1kva， 6 元/ 月計費； （2） 電度電價：供電電壓為 35kv時， =0.5

8、 元/ （kw h） ；供電電壓為 10kv 時，=0.55 元（kw h） 。附加投資：線路的功率損失在發電廠引起的附加投資按1000 元/kw計算。7. 工廠的自然條件： 本廠所在地區年最高氣溫為38，年平均溫度為 23，年最低氣溫為 -8 ，年最熱月最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為36，年3 最熱月地下 0.8m 處平均溫度為35 。當地主導風向為東北風，年雷暴日數為20。本廠所在地區平均海拔高度為500m ，地層以砂粘土為主，地下水位為2m 。1.3 設計原則按照國家標準 gb50052-95 供配電系統設計規范 、gb50053-94 10kv及以下設計規范、 gb50054-95

9、 低壓配電設計規范等的規定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：（1）遵守規程、執行政策。必須遵守國家的有關規定及標準， 執行國家的有關方針政策， 包括節約能源，節約有色金屬等技術經濟政策。（2）安全可靠、先進合理。應做到保障人身和設備的安全，供電可靠， 電能質量合格， 技術先進和經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。（3）近期為主、考慮發展。應根據工作特點、規模和發展規劃，正確處理近期建設與遠期發展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。（4）全局出發、統籌兼顧。按負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件等，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部分。工廠供

10、電設計的質量直接影響到工廠的生產及發展。 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。1.4 設計任務1總降壓變電站設計（1）負荷計算。（2）主結線設計：根據設計任務書，分析原始資料與數據，列出技術上可能實現的多個方案，根據改方案初選主變壓器及高壓開關等設備，經過概略分析比較，留下 23 個較優方案，對較優方案進行詳細計算和分析比較， （經濟計算分析時，設備價格、使用綜合投資指標） ，確定最優方案。4 （3）短路電流計算：根據電氣設備選擇和繼電保護的需要，確定短路計算點，計算三相短路電流，計算結果列出匯總表。（4）主要電氣設備選擇：主要電氣設備

11、的選擇，包括斷路器、隔離開關、互感器、導線截面和型號、絕緣子等設備的選擇及校驗。選用設備型號、數量、匯成設備一覽表。（5）主要設備繼電保護設計：包括主變壓器、線路等元件的保護方式選擇和整定計算。（6）配電裝置設計：包括配電裝置布置型式的選擇、設備布置圖。（7） 防雷、接地設計：包括直擊雷保護、進行波保護和接地網設計。2. 車間變電所設計根據車間負荷情況， 選擇車間變壓器的臺數、 容量，以及變電所位置的原則考慮。3. 廠區 380v配電系統設計根據所給資料， 列出配電系統結線方案， 經過詳細計算和分析比較， 確定最優方案。5 第二章 負荷計算2.1 負荷計算的意義負荷計算是根據已知工廠的用電設備

12、安裝容量來確定預期不變的最大假想負荷。它是按發熱條件選擇工廠電力系統供電線路的導線截面、變壓器容量、 開關電器及互感器等的額定參數的依據，所以非常重要。 如估算過高， 將增加供電設備的容量，使工廠電網復雜，浪費有色金屬，增加初投資和運行管理工作量。特別是由于工廠企業是國家電力的主要用戶，以不合理的工廠電力需要量作為基礎的國家電力系統的建設， 將給整個國民經濟建設帶來很大的危害。但是如果估算過低，又會使工廠投入生產后， 供電系統的線路及電器設備由于承擔不了實際負荷電流而過熱，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統的正常可靠運行。2.2 負荷計算各車間的計算負荷：一車間、鍛

13、工車間：設備容量 pe=1419 kw ，kd=0.33，二車間：設備容量 pe=2223 kw ， kd=0.3，三車間：6 設備容量 pe=1755 kw ，kd=0.52，空氣站、煤氣站、鍋爐房：設備容量pe=1289 kw ， kd=0.38，工具 , 機修車間：設備容量pe=1266 kw ， kd=0.67，倉庫 : 設備容量 pe=550 kw，kd=0.3，負荷計算表格匯總：表 1 工廠負荷匯總表序號配電計點名稱負荷類型計算負荷30(2)/kw/kvar1一車間、鍛工車間iii468.27187.308504.342二車間iii666.9453.492806.483三車間iii

14、912.6273.78952.784工具, 機修車間iii489.82127.35506.105空氣站、煤氣站、鍋爐房ii848.22169.644865.026倉庫iii165115.5201.417 總計3550.811327.083838.14pk=0.95，qk=0.973373.271287.263610.542.3 功率補償工廠中由于有大量的感應電動機、 電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負載，還有感性的電力變壓器， 從而使功率因數降低。 如在充分發揮設備潛力、 改善設備運行性能、 提高自然功率因數的情況下，尚達不到規定的功率因數要求，則需要增設無功功率補償裝置。 這將使系統的電能損

15、耗和電壓損耗相應降低，既節約電能又提高電壓質量， 而且可選較小容量的供電設備和導線電纜，因此提高功率因數對供電系統大有好處。變壓器（ 10kv/380v ）的功率損耗：該變壓器對應的高壓側功率變壓器（電壓變比為35kv/10kv ）的無功和有功損耗則可得該主變壓器對應的高壓側功率8 35kv側功率因數： 0.9020.8510kv側功率因數： 0.920.85即功率因數符合要求 , 無需進行功率補償。第三章 供電方案及主變壓器選擇3.1 供電方案的選擇該廠供電電源可由35kv高壓線和 10kv高壓線提供，可作出兩種供電電源。設計方案：1. 電源及備用電源均由10kv高壓線提供2. 電源由 35

16、kv高壓線提供 10kv高壓線作為備用電源。因供電系統的基本要求是安全、可靠、經濟、優質。所以在設計過程要對兩種方案綜合考慮，在安全可靠的基礎上選擇最經濟的方案。方案 1：工作電源和備用電源均采用10kv高壓線供電。兩路電源進線均采用斷路器控制。方案的優缺點分析：優點：工廠內不設主變壓器，可以簡化接線，降低了投資及運行費用。工廠內不設降壓變電所可以減少土地占有面積，減少工作人員及運行維護工作量。缺點：供電電壓低，線路的功率損耗和電壓損耗大，要求的功率因數大，需要補償的無功補償容量大， 補償裝置的費用會增加。 工廠內設總配電所， 供電的穩定性不如 35kv 。方案 2：供電電源采用 35kv供電

17、電源供電，裝設一臺主變壓器。用架空線引入降壓變電所， 10kv作為備用電源。 10kv經過降壓變后接在10kv的一段配電母線上， 10kv接在另一段配電母線上。方案的優缺點分析：優點：本方案的經濟技術指標介于方案一和方案二之間，由于原始資料要求正常供電時只用一路供電，出現故障時方用備用電源，備用電源供電時間較少。因此該方案既能滿足供電的安全可靠性又可降低投資及維護費用。9 3.2 變電所主變壓器型號變電所主變壓器型式的選擇：1、油浸式 : 一般正常環境的變電所；2、干式 : 用于防火要求較高或環境潮濕，多塵的場所；3、密閉式: 用于具有化學腐蝕性氣體、蒸汽或具有導電、可燃粉塵、纖維會嚴重影響變

18、壓器安全運行場所；4、防雷式 : 用于多雷區及土壤電阻率較高的山區；5、 有載調壓式 : 用于電力系統供電電壓偏低或電壓波動嚴重且用電設備對電壓質量又要求較高的場所。由于本設計的變電所為獨立式、封閉建筑，故采用油浸式變壓器。總降 壓 變 電站 的方 案 選 用 4000kva 的油 浸 式 變壓 器 一臺 ，型 號 為s11-4000/35 ，電壓為 35kv/10kv 。有關技術指標見下表：型號額 定 容 量（kva ）額定電壓損耗/kw空 載 電流（% ）阻 抗 電壓（% ）一次二次空載負載s11-4000/35400035kv10kv3.6227.360.5673.3 技術指標計算方案一

19、不設主變壓器，變壓器損耗按0 計算。=3373.27kw ，=1287.26kvar ，=3610.54kva=/=208.34a10kv架空線路選擇，選擇lgj-70鋼芯鋁絞線，幾何均徑確定為1.5 米。查表得，。電壓損失：10 電壓損失不合格。且1.2kv=2.4 倍規定損耗，差值過大，又是主電源進線，不滿足要求，因此，此方案不可行。10kv電纜線未給長度，電壓損失按合格計算。方案二選擇 s11-4000/35 型變壓器，查資料知s11-4000/35 變壓器的技術參數為：空載損耗為=3.62kw ；短路損耗為=27.36kw ；阻抗電壓%=7 ；空載電流%=0.56。變壓器的有功功率損耗

20、：=27.18kw其中=3711.89kva，=4000kva ，n=變壓器臺數 1變壓器的無功功率損耗：n=465.12kvar35kv線路功率：=3436.55kw=1932.88kvar=3942.83kva=/=65.03a35kv線路選取 lgj-50 型鋼芯鋁線，線路導線為水平等距排列，相鄰線距設為 1.6m，則線間幾何均距確定。查書（ 189頁）得11 ，。電壓損失：電壓損失合格。10kv電纜線未給長度，電壓損失按合格計算。3.4 方案經濟計算方案一經濟計算：表 2 方案一的基建費用設備名稱型號規格單價( 萬元)數量綜合投資（萬元）電力變壓器無7.0000線路投資lgj-70+鋁

21、芯粘性油浸紙型電纜1.0+1.02(6+5)km11.1高壓斷路器sn10-10i2.0612.06電壓互感器jdzj-100.9221.84附加投資0.1/kw6km35.94合計-50.94表 3 方案一的年運行費用項目計算標準金額（萬元）線路折舊費按照線路投資的 4% 計算0.44線路維護費按照線路折舊標準計算0.44變電設備維護費按照綜合投資的 6% 計算0變電設備折舊費按照綜合投資的 6% 計算012 線路電能損耗fx79.068變壓器電能損耗00基本電價費用20151108.25合計-1188.20方案二經濟計算表 2方案二的基建費用設備名稱型號規格單價( 萬元)數量綜合投資（萬元

22、）電力變壓器s11-4000/3540.00140.00線路投資lgj-50+鋁芯粘性油浸紙型電纜1.0+1.026+511.1高壓斷路器sn10-35i2.0612.06電壓互感器jdjj-350.9221.84附加投資0.1/kw78.94(kw)7.89合計-62.89表 3方案二的年運行費用項目計算標準金額 （萬元）線路折舊費按照線路投資的 4% 計算0.44線路維護費按照線路折舊標準計算0.44變電設備維護費按照綜合投資的 6% 計算0.713 變電設備折舊費按照綜合投資的 6% 計算0.7線路電能損耗fx10.35變壓器電能損耗=11.55基本電價費用4000 60+2015103

23、1.5合計-1055.68方案經濟對比：比較項目方案一方案二初期投資 ( 萬元)50.9462.89年運行費用 (萬元)1188.201055.68總投資 ( 萬元)1239.141118.57綜上，可以看出，方案一的電壓損失不合格，且投資很高，不劃算。方案二雖然初期投資較貴，但年運行費用低，且所有指標合格。所以采用方案二，在正常運行時使用 1 臺 s11-4000/35 變壓器，另加 10kv備用線路。3.5 主接線的設計（1）主接線基本要求安全：符合有關國家標準和技術規范的要求，能充分保證人身和設備的安全可靠：應滿足電力負荷特別是期中一二級負荷對供電系統的可靠性的要求。靈活：應能適應必要的

24、各種運行方式，便于切換操作和檢修， 且適應符合的發展。經濟“在滿足上述要求的前提下，應盡量是主接線簡單，投資少，運行費用低，并節約電能和有色金屬消耗量（2）變電站主接線的選擇原則1. 當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節省投資。14 2. 當變電所有兩臺變壓器同時運行時， 二次側應采用斷路器分段的單母線接線。3. 當供電電源只有一回線路， 變電所裝設單臺變壓器時， 宜采用線路變壓器組接線。4. 為了限制配出線短路電流， 具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。（3）變電站主接線方案的擬定根據課本 p132p134 ，可知：只裝有一臺主變壓器的總降壓變電所主接線的一次側

25、無母線，二次側為單母線。特點是簡單經濟。裝有兩臺主變壓器的總降壓變電所主接線分4 種。（1）一次側內橋式、二次側采用單母線分段；（2）一次側外橋式、二次側采用單母線分段；（3）一二次側均采用單母線分段；（4）一二次側君采用雙母線分段。本次設計中， 該鍛造廠大部分是三級負荷， 只有個別二級負荷， 且方案中只使用一臺主變壓器， 因此不能使用兩臺變壓器的4 種結線方式， 太不經濟， 也無必要；考慮到二級負荷要采用10kv備用電源線供電，因此，我們采用了以下結線方式：35kv電源進線和 10kv分別接到二次側單母線分段側，當正常運行時，斷路器和隔離開關閉合， 35kv 降壓二次側供給所有用電車間，當發

26、生故障或者檢修變壓器時，將 斷開，同時閉合 10kv側的斷路器和隔離開關， 供二級負荷煤氣站、空氣站用電。 這種結線滿足了供電需求和供電可靠性，同時盡最大可能的節省了開支和預算。15 第四章 短路電流計算4.1 短路電流計算的目的短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算為了保證電力系統安全運行，選擇電氣設備時， 要用流過該設備的最大短路電流進行熱穩定校驗和動穩定校驗，以保證設備在運行中能夠經受住突發短路引起的發熱和點動力的巨大沖擊。4.2 短路電流計算電源36.5k 35k 10k 母線sn10-35i s11-4000/35 降壓配電sn10-10i g

27、 16 選擇 35kv處的斷路器時，用最大短路容量，選擇少油戶內類型的sn10-35i。k-1 點的三相短路電流和短路容量（uc1=35*(1+5%)=36.5kv）(1) 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗1） 電力系統的電抗：2） 架空線路的電抗：由書56 頁表 3-1 知 x0=0.35/km ，因此3） 繪出 k-1 點的短路的等效電路，計算得總電抗(2) 計算三相短路電流和短路容量1） 三相短路電流周期分量有效值2） 三相短路次暫態電流和穩態電流3） 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值4） 三相短路容量10kv 母線380v 母線s9-1000/10 三車間變電所17 k-

28、2 點的三相短路電流和短路容量（uc2=10*(1+5%)=10.5kv）(1) 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗1） 電力系統的電抗：2） 架空線路的電抗：3） 電力變壓器的電抗：由表知uk%=7%4）繪出 k-2 點的短路的等效電路，計算得總電抗(2) 計算三相短路電流和短路容量1） 三相短路電流周期分量有效值2） 三相短路次暫態電流和穩態電流3） 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值4） 三相短路容量k-3 點的三相短路電流和短路容量（uc3=380v ）(1) 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗18 1） 電力系統的電抗：2） 架空線路的電抗：3） 電力變壓器的電抗： s11

29、-4000/35 型號的 uk1%=7%，s9-1000/10 型號的 uk2%=4.5%4） 電纜線路的電抗：由書56 頁表 3-1 知 x0=0.08/km ，取 l=0.2km，因此5） 繪出 k-3 點的短路的等效電路，計算得總電抗(2) 計算三相短路電流和短路容量1） 三相短路電流周期分量有效值2） 三相短路次暫態電流和穩態電流3） 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值4） 三相短路容量19 三相短路電力計算匯總：表 4 三相短路電流短路計算點三相短路電流 /ka三相短路容量/mvak-16.146.146.1415.669.27388.2k-249.72k-33.303.3

30、03.303.602.29第五章 主要電氣設備選擇5.1 功率損耗計算變壓器（ 10kv/380v ）的功率損耗：該變壓器對應的高壓側功率變壓器 s11-4000/35（電壓變比為 35kv/10kv ）的無功和有功損耗則可得該主變壓器對應的高壓側功率20 5.2 35kv 架空線路的導線選擇35kv線路初步選用 lgj鋼芯鋁絞線架設，（按經濟電流密度選擇電纜的截面） ，導線和電纜的經濟電流密度線路類別導線材質年最大有功負荷利用小時（30005000h ）架空線路銅2.25鋁1.15由題已知 tmax=4000h，所以經濟電流密度，故經濟截面選取標準截面 50，即選 lgj-50型鋼芯鋁線。1

31、）校驗發熱條件：查附錄表 16（書 382 頁）得 lgj-50 的允許載流量（考慮到年最熱月平均氣溫為 36c ，取環境溫度為35c ），滿足發熱條件。2）校驗機械強度：查 附 錄 表14 （ 書381 頁 ） 得35kv架 空 鋼 芯 鋁 線 的 最 小 截 面，滿足機械強度的要求。3） 檢驗電壓損失：該線路導線為水平等距排列，相鄰線距設為1.6m，則線間幾何均距確定。 查書（189頁）得，。21 ，電壓損失合格。所以，架空線路的導線選擇lgj-50 型鋼芯鋁線。5.3 35kv 各設備的選擇和校驗高壓一次設備的選擇校驗項目電氣設備名稱電壓/kv電流/a斷 流 能 力/ka 或 mva短路

32、電流校驗動穩定度熱穩定度高壓斷路器高壓隔離開關-電流互感器-電壓互感器-5.3.1 35kv斷路器是指能夠關合、 承載和開斷正常回路條件下的電流，并能關合、 在規定的時間內承載和開斷異常回路條件 （包括短路條件） 下的電流的開關裝置。 在這里由于 35kv側的最高正常工作電流，選擇斷路器為戶內少油斷路器，型號是： sn10-35i，其繼電保護時間取1.1s ，斷路器短路時間取0.1s ，則查附錄表 8（p374）知該斷路器的熱穩定電流為16（4s）/ka, 可得高壓斷路器 sn10-35i 的選擇校驗表22 序號裝設地點的電氣條件sn10-35i項目數據項目數據結論135kv35kv/40.5

33、kv合格263.06a1000a合格36.14ka16ka合格415.66ka40ka合格51024合格由以上數據可知在35kv/10kv變壓器的高壓側的斷路器選擇是合理的。5.3.2 35kv隔離開關是一種沒有滅弧裝置的開關設備，主要用來斷開無負荷電流的電路，隔離電源，在分閘狀態時有明顯的斷開點，以保證其他電氣設備的安全檢修。在這里由于 35kv 側的最高正常工作電流，選擇的隔離開關型號為：gw4-35dw/630a25ka ，其主要技術數據校驗如表所示：高壓隔離開關的選擇校驗表序號裝設地點的電氣條件gw4-35dw/630a25ka項目數據項目數據結論135kv35kv/36.5kv合格2

34、63.06a630a合格315.657ka25ka合格41024合格所以高壓隔離開關選擇gw4-35dw/630a25ka 。5.3.3 35kv電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈，鐵心和絕緣組成。當在一次繞組上施加一個電壓u1時，在鐵心中就產生一個磁通， 根據電磁感應定律，23 則在二次繞組中就產生一個二次電壓u2 。改變一次或二次繞組的匝數，可以產生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。在這里由于互感器用于運行監視， 選擇準確度為 1 級，根據電壓和工作環境， 這里選擇的型號為： jdjj-35，其技術參數如下：電壓互感器 jdjj-35 的選擇校驗表

35、序號裝設地點的電氣條件jdjj-35 型單相油浸式電壓互感器項目數據項目數據結論135kv35kv/36.5kv合格所以電壓互感器選擇jdjj-35 型單相油浸式電壓互感器。5.3.4 電流互感器電流互感器原理是依據電磁感應原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側繞組匝數很少， 串在需要測量的電流的線路中，因此它經常有線路的全部電流流過，二次側繞組匝數比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時， 它的二次側回路始終是閉合的， 因此測量儀表和保護回路串聯線圈的阻抗很小， 電流互感器的工作狀態接近短路。電流互感器是把一次側大電流轉換成二次側小電流來使用，二次側不可開路。由

36、于 35kv側的最高正常工作電流，初步選定 lcw-35-150/5 電流互感器。電流互感器 lcw-35-150/5 的選擇校驗表序號裝設地點的電氣條件lcw-35-150/5 型電流互感器項目數據項目數據結論135kv35kv/36.5kv合格263.06a150a合格315.657ka30ka合格4112.5合格24 準確度級的選擇：由于互感器要供給計費電能表使用，所以選用0.5 級即可滿足。所以電流互感器選擇 lcw-35-150/50-0.5 型電流互感器。5.4 10kv各設備的選擇和校驗5.4.1 10kv斷路器選擇 10kv處的斷路器時，由k-2 點處的短路容量，初步選擇少油戶

37、內類型的 sn10-10i。由附錄表 8 知該斷路器的固有分閘時間為0.06s ，該斷路器的熱穩定電流為 16（4s）/ka，取保護動作時間為0.6s 。則允許的熱穩定度：。短路發熱的假想時間為：計算的熱穩定度：高壓斷路器 sn10-10i 的選擇校驗表序號裝設地點的電氣條件sn10-10i項目數據項目數據結論110kv10kv/12kv合格2630a合格32.73ka16ka合格45.03ka40ka合格51024合格所以 10kv 側的斷路器選擇少油戶內類型的sn10-10i。25 5.4.2 10kv隔離開關選擇 10kv處的隔離開關時，由于10kv側的正常工作電流，初步選擇的隔離開關型

38、號為：gn6-10t/400。該型號的隔離開關的熱穩定電流為14（5s）/ka。則允許的熱穩定度：。高壓隔離開關 gn6-10t/400的選擇校驗表序號裝設地點的電氣條件gn6-10t/400項目數據項目數據結論110kv10kv/11.5kv合格2400a合格35.03ka40ka合格4合格所以 10kv 側的高壓隔離開關選擇戶內類型的gn6-10t/400。5.4.3 10kv電壓互感器電壓互感器 jdzj-10 的選擇校驗表序號裝設地點的電氣條件jdzj-10 型電壓互感器項目數據項目數據結論110kv10kv/11.5kv合格所以 10kv 側的電壓互感器選擇jdzj-10 型號的電壓

39、互感器。5.4.4 10kv電流互感器由線路的額定電壓為10kv ，初步選電流互感器為lqj-10 型號的。由附錄表12（書 380 頁）可知，動穩定倍數為160，1s 熱穩定倍數為 75。所以，26 電流互感器 lqj-10-400/5 的選擇校驗表序號裝設地點的電氣條件lqj-10項目數據項目數據結論110kv10kv/11.5kv合格2400a合格35.03ka40ka合格4合格所以 10kv 側的電流互感器選擇lqj-10-400/5 型號的電流互感器。5.5 10kv母線采用單母線制。母線水平平放，檔距設為900mm ，檔數取 2，相鄰兩母線的軸線設置為 160mm 。初步選用 lm

40、y-50 5 型的硬鋁母線。1） 計算 10kv 母線短路時所受的最大電動力由表 4 知 10kv 母線的短路電流，（考慮到該短路點為配電總線，與車間的交流電動機相隔較遠，故忽略交流電動機的反饋沖擊電流）。因此10kv 母線在三相短路時所受的最大電動力為2）校驗母線短路時的動穩定度母線在作用時的彎曲力矩：母線的截面系數為：27 故母線在三相短路時所受的計算應力為：而硬鋁母線（ lmy ）的允許應力所以 10kv 配電處選擇 lmy-50 5 型的硬鋁母線。5.6 高壓開關柜本次設計中 35kv側的高壓開關柜選取kyn12-35型， 主要電氣設備安裝在手車上，高壓斷路器、隔離開關等需要檢修時，拉

41、出手車，修好后推入手車即可恢復使用。同理， 10kv側需要的高壓開關柜型號為kyn28-12型。5.7 車間變電所以三車間為例 :斷路器選擇車間變電所 10kv進線處的斷路器時，由k-3 點處的短路容量，初步選擇少油戶內類型的sn10-10i。 （該斷路器的相關值已計算。 ）由附錄表 8 知該斷路器的固有分閘時間為0.06s ，該斷路器的熱穩定電流為16（4s）/ka，取保護動作時間為0.6s 。則允許的熱穩定度：短路發熱的假想時間為：計算的熱穩定度：高壓斷路器 sn10-10i 的選擇校驗表28 序號裝設地點的電氣條件sn10-10i項目數據項目數據結論110kv10kv/12kv合格263

42、0a合格314.08ka16ka合格435.90ka40ka合格51024合格所以車間變電所 10kv進線處的斷路器也選擇少油戶內類型的sn10-10i。電流互感器由線路的額定電壓為10kv ，計算電流為 55.01a, 初步選電流互感器為lqj-10-160/5 型號的。由附錄表12（書 380 頁）可知，電流互感器 lqj-10-160/5 的選擇校驗表序號裝設地點的電氣條件lqj-10項目數據項目數據結論110kv10kv/11.5kv合格2160a合格35.03ka40ka合格4合格所以車間變電所 10kv進線處的電流互感器選擇lqj-10-160/5 型號的。5.8 10kv 備用電

43、源進線由 題 目 要 求 備 用 電 源 輸 送 容 量 不 得 超 過 全 廠 計 算 負 荷 的20%，。則備用電源的輸送容量取為，此時29 10kv線路的計算電流為。初步選擇鋁芯粘性油浸紙型電纜。線路類別導線材質年最大有功負荷利用小時（3000h以下）電纜線路鋁1.92由于是備用電源，所以年最大有功負荷利用小時確定為3000h 以下，因此經濟電流密度，故經濟截面：。選取標準截面 35，即選鋁芯粘性油浸紙35型電纜。1）校驗發熱條件：查附錄表 18 （書 383頁）得鋁芯粘性油浸紙 35型電纜的允許載流量 （其中 年最 熱月 平 均 氣溫 為 36c，而 纜芯 最 高工 作 溫度 為 60

44、c，滿足 條 件 ），滿足發熱條件。2）校驗機械強度：查 附 錄 表14 （ 書381頁 ） 得10kv鋁 線 的 最 小 截 面，滿足機械強度的要求。3） 檢驗電壓損失：由于是有附近工廠引線的，忽略其電壓損失。所以，備用電源的導線選鋁芯粘性油浸紙35型電纜。低壓一次設備的選擇與校驗的方法同上，附錄列出設備需校驗的項目表。第六章 主要設備繼電保護設計30 繼電保護原理圖繼電器選 gl-15/10 型。6.1 主變壓器的保護方式選擇和整定計算保護方式選擇：由之前選定的35kv 側的lcw-35-150/5 型的電流互感器知其電流比為150a/5a。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式。整定計

45、算：(1) 整定 ka的動作電流取可靠系數保護裝置的返回系數保護裝置的接線系數（書 229頁）電流互感器的電流比根據 gl-15/10 型的繼電器的規格，動作電流整定為7a。（2）ka的保護靈敏度的檢驗由表 4 知 k-2 發生三相短路時，所以35k 10k s11-4000/35 sn10-35i ta ka ka2 31 將該電流折算到變壓器的一次側，可得=655a因此 ka的保護靈敏度為所以 ka整定的動作電流滿足保護靈敏度的要求。（3）電流速斷保護的速斷電流倍數的整定將電力變壓器二次側母線的三相短路電流周期分量有效值折算到一次側的短路電流值：因此速斷電流倍數整定為（4）ka的速斷保護靈

46、敏度的檢驗所以 ka整定的速斷電流倍數滿足速斷保護靈敏度的要求。6.2 10kv高壓線路的保護方式選擇和整定計算保護方式選擇：由之前選定的10kv 側的lqj-10-400/5型的電流互感器知其電流比為400a/5a。繼電保護裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式。整定計算：(1) 整定 ka2的動作電流32 取可靠系數保護裝置的返回系數保護裝置的接線系數（書 229頁）電流互感器的電流比根據 gl-15/10 型的繼電器的規格，動作電流整定為9a。（2）ka2的保護靈敏度的檢驗由表 4 知 k-2 發生三相短路時，所以因此 ka2的保護靈敏度為所以 ka2整定的動作電流滿足保護靈敏度的要求。（3）

47、電流速斷保護的速斷電流倍數的整定因此速斷電流倍數整定為（4）ka的速斷保護靈敏度的檢驗33 所以 ka整定的速斷電流倍數基本滿足速斷保護靈敏度的要求。第七章 配電裝置設計7.1 變配電所的形式選擇變配電所的形式有戶內、 戶外、混合式三種。 戶內式變電所將變壓器和配電裝置安裝在室內， 工作條件好， 運行維護方便； 戶外式變電所將變壓器和配電裝置全部安裝在戶外。根據系統設計任務書， 該鍛造廠變配電所在室內， 及選擇戶內型。 現擬定方案如下：1. 總降壓變電所：變壓器室、高壓配電室、值班室、工具間、消防室。2. 每個車間的變配電所：變壓器室、低壓配電室、值班室（三級負荷不設值班室） 、消防室、工具間

48、。7.2 配電設備布置圖總降壓變配電所布置圖：總降壓變配電所接線圖：值班室高壓電容室高壓配電室高壓變電34 車間變配電布置圖（二級負荷） ：車間變配電布置圖（三級負荷） ：值班室低壓電容室低壓配電室低壓變電低壓變電低 壓配電消防工具低 壓電容35 二級負荷接線圖三級負荷接線圖第八章 防雷接地設計8.1 防雷設計由設計任務書給出條件，當地主導風向為東北風，年雷暴日數為20，雷暴日數為 20，基本屬于少雷區，防雷要求不是太高。8.1.1 防雷措施的選擇由于供電部門到工廠的35kv 架空線路只有6km ，距離較短，沒必要安裝全線的防雷措施，造價過高也沒必要，只需要在高壓側對雷侵入波進行防護即可。總降

49、壓變電所獨立于其它廠房車間，為避免遭受雷電打擊， 應裝設獨立避雷針，避雷針的安裝地點和35kv高壓進線和變配電設備的距離（即和變配電廠房的距離）應不大于15m ，埋地長度不小于15m ，接地電阻應不大于10 歐姆。另外，擬在煤氣、空氣站旁邊再修一根避雷針， 以保護二級負荷遭受直擊雷。36 8.1.2 直擊雷防護1. 在高壓配電所東邊的小房子 （離倉庫有足夠的距離， 防止雷電被避雷針引下地面后離倉庫太近， 對裝置貨物有影響或者毀壞）頂安裝避雷針一套， 用于防護直擊雷對高邊變配電所的打擊。2. 在煤氣站、空氣站的旁邊再修第二根避雷針，保護二級負荷。由于圖表沒有給出工廠平面的比例尺，不知道實際大小和

50、尺寸，根據經驗，大致選取 3035米高的避雷針即可。按 32 米計算，高壓配電房和二級負荷按第三類防雷建筑物處理，根據課本p282的計算，可知，保護一般6m高的建筑物的半徑為26.9m，考慮到高壓配電房和二級負荷的面積不大，所以26.9m 的保護半徑可以達到目的。實際如果，高壓配電房和二級負荷距離避雷針過遠，可適當加高避雷針。8.1.3 雷電侵入波防護2. 為保護 35kv進線設備以及高壓變壓器和高壓變配電設備，在 35kv進線和母線處各裝一套避雷器（用于防護雷電侵入波）。3. 在 10kv母線 i 、ii 段各裝一套避雷器。4.35kv 所選擇的避雷器為fs4-41 型閥式 35kv 避雷器

51、， 10kv 所選擇的是fs4-12.7 型閥式 10kv避雷器。 （參考課本 p284 ）8.2 接地設計由設計任務書給出條件，本廠所在地區平均海拔高度為500m ，地層以砂粘土為主，地下水位為2m。因此，電阻率。廠區所在地地下水位為兩米，所以接地體的頂面埋設深度應為0.8m，擬圍繞變電所建筑物四周，即環形敷設（=0.65）距變電所外墻23 米打入一圈直徑 50mm 、長度 2.5 米的鋼管接地體，每隔5m打入一根（為減少接地電流的屏蔽效應，管距一般不宜小于管長的2 倍） 。管間用 404的扁鋼焊接相連。1. 確定接地電阻：37 查附錄表 24 得該變電所裝置的接地電阻應滿足兩個條件：，由于

52、 35kv系統是中性點不接地系統，根據課本p21知：第一個條件算出對比可知接地電阻應小于等于42. 計算單根鋼管的接地電阻：3. 確定接地的鋼管數和最后的接地方案：n=15.38考慮到接地體的均勻對稱布置，選16 根直徑 50mm 、長 2.5m 的鋼管作接地體，用 404的扁鋼焊接相連，環形布置。第九章 車間變電所設計9.1 車間變壓器的臺數、容量10/0.4kv變電所分屋內式和屋外式，屋內式運行維護方便，占地面積少，故選取屋內式。（根據系統設計任務書，也是屋內式）根據由第一章負荷計算有下表：序號配電計點名稱負荷類型計算負荷30(2)/kw/kvar1一車間、鍛工車間iii468.27187

53、.308504.342二車間iii666.9453.492806.483三車間iii912.6273.78952.784工具, 機修車間iii489.82127.35506.1038 5空氣站、煤氣站、鍋爐房ii848.22169.644865.026倉庫iii165115.5201.41則根據各車間的進行車間變壓器選擇，有下表：序號配電計點名稱負荷類型計算負荷變壓器容量/kva變壓器型號1一車間、鍛工車間iii504.34630s9-630/102二車間iii806.481000s9-1000/103三車間iii952.781000s9-1000/104工具, 機修車間iii506.1063

54、0s9-630/105空氣站、煤氣站、鍋爐房ii865.021000s9-1000/10(2 臺)6倉庫iii201.41250s9-250/109.2 變電所位置的原則考慮工廠電源進線電壓是35kv，先經過總降壓變電所（一次降壓）降成10kv，通過高壓配電到車間變電所經過二次降壓，降為一般低壓設備所用的220/380v電壓。變電所所址選擇的一般原則：1. 盡量靠近負荷中心， 以降低配電系統的電能損耗、 電壓損耗和有色金屬損耗；2. 進出線方便；3. 接近電源側特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所（本廠在同一建筑內） ；39 4. 設備運輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸；5. 不應設在有劇烈震動或者高溫的場所， 無法避開時，應有防振和隔