1、 ZHEJIANG WATER CONSERVANCY AND HYDROPOWER COLLEGE 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文題目:某企業(yè)實(shí)驗(yàn)廠變電所設(shè)計(jì)系(部:電氣工程系專業(yè)班級:電力000班姓名:某某某學(xué)號:11111111指導(dǎo)教師:某某某2010年05月22日摘要本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是小型變電所的設(shè)計(jì),相當(dāng)于是本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)前的最后一次綜合性課程設(shè)計(jì)。同時(shí),由于其深度和廣度,又成為課程設(shè)計(jì)中最重要的一次設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)以實(shí)際工程技術(shù)水平為基礎(chǔ),以實(shí)際的變電所的資料為背景,從原始資料的分析做起,內(nèi)容涵蓋發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備、電力系統(tǒng)基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、高電壓技術(shù)等電力系統(tǒng)教育期間的主要專業(yè)課。通過設(shè)

2、計(jì),將書本上的知識融入到工程設(shè)計(jì)的實(shí)際運(yùn)用之中。拉進(jìn)了理論與實(shí)際的距離,同時(shí)也為今后走向工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中,初步體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的精髓內(nèi)容,如根據(jù)規(guī)程選方案、用對比的方法對方案評價(jià)等。教會了我們在工程中運(yùn)用所學(xué)專業(yè)的知識,鍛煉了我們用實(shí)際工程的思維方法分析和解決問題的能力。關(guān)鍵詞電力系統(tǒng);短路電流;變電所;電氣部分;繼電保護(hù)AbstractThe design of the main contents of a small substation design,is the professional students before graduation last compreh

3、ensive curriculum design.At the same time,because of its depth and breadth of the curriculum design has become the most important design.The design of the actual level of engineering and technology-based, practical information on substation as the background,the analysis of raw data from the start,c

4、overingelectrical part of power plant,Power System Analysis,Relay Protection Principleand electrical engineering, power system during the main courses of education.Through the design,so that students will be book knowledge into practical application of engineering design are.Into the theory and prac

5、tice of distance,but also for the future to work towards laying a solid foundation.During the design process,preliminary engineering design embodies the essence of the content,such as options based on a point of order,using the method of comparison for program evaluation.We taught in engineering sch

6、ool to use the professional knowledge,exercise of our thinking with practical engineering analysis and problem-solving abilities.Key wordspower system;short-circuit substation;power plants;electrical parts; relay protection目錄摘要 (1關(guān)鍵詞 (1Abstract (2Key words (21變壓器臺數(shù)和容量的選擇 (41.1工廠變電所常用的變壓器類型 (41.2變壓器臺

7、數(shù)的選擇 (41.3變壓器容量選擇 (51.4變壓器型號的選擇 (62變電所主接線方案選擇和確定 (62.1變電所主接線設(shè)計(jì)原則、基本要求 (62.2變電所主結(jié)線方案的選擇 (72.3主接線方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 (93短路電流計(jì)算 (133.1系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算 (143.2系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算100OC MVAS= (163.3兩相短路電流的計(jì)算 (163.4單相短路電流的計(jì)算(K-1點(diǎn) (174變電所主要設(shè)備選擇和校驗(yàn) (174.1低壓配電屏設(shè)備選擇、整定和校驗(yàn) (184.2變壓器二次側(cè)低壓電氣開關(guān)的選擇和校驗(yàn) (215變電所所址型式的確定 (225.1變電所總體

8、布置的一般原則 (225.2工廠變電所常用的結(jié)構(gòu)型式 (235.3變電所結(jié)構(gòu)型式的選擇 (246變電所防雷與接地設(shè)計(jì) (246.1變電所防雷 (246.2接地的設(shè)計(jì) (267小結(jié) (288參考文獻(xiàn) (299附圖 (301變壓器臺數(shù)和容量的選擇1.1工廠變電所常用的變壓器類型電力變壓器按變壓功能分,有升壓變壓器和降壓變壓器。工廠變電所都采用降壓變壓器。終端變電所的降壓變壓器,也稱配電變壓器。電力變壓器按相數(shù)分,有單相和三相兩大類。工廠變電所大多采用三相電力變壓器。電力變壓器按調(diào)壓方式分,有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩大類。工廠變電所大多采用無載調(diào)壓變壓器。電力變壓器按繞組導(dǎo)體材質(zhì)分,有銅繞組變壓器和鋁繞

9、組變壓器兩大類。現(xiàn)在的工廠變電所大多采用銅繞組變壓器。電力變壓器按繞組型式分,有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器。工廠變電所大多采用雙繞組變壓器。電力變壓器按繞組絕緣及冷卻方式分,有油浸式、干式和充氣式(SF等變6壓器。工廠變電所大多采用油極自冷式變壓器。電力變壓器按用途分,有普通電力變壓器、全封閉變壓器和防雷變壓器等。工廠變電所大多采用普通電力變壓器。1.2變壓器臺數(shù)的選擇a.當(dāng)一、二級負(fù)荷數(shù)量較大,對可靠性要求較高時(shí);b.當(dāng)工廠有大型沖擊負(fù)荷,為了減少?zèng)_擊負(fù)荷對其它負(fù)荷的影響需要單獨(dú)設(shè)置變壓器時(shí);c.當(dāng)工廠負(fù)荷極不均衡,選兩臺主變壓器可以大量降低電能損耗,而且裝設(shè)兩臺變壓器增多的設(shè)備

10、投資,可在35年內(nèi)通過節(jié)約電能收回時(shí);d.分期建設(shè)的大型企業(yè),為節(jié)省初期投資,提高變壓器運(yùn)行效率,可分期投入23臺主變壓器來代替一臺大型變壓器。對于總降壓變電所來說變壓器對變電所的投資影響很大,變壓器臺數(shù)越多,開關(guān)電器及輔助材料消耗就越多,并使接線復(fù)雜,增加運(yùn)行維護(hù)工作量。因此,總降壓變電所一般裝設(shè)12臺主變壓器。當(dāng)選用一臺變壓器時(shí),其容量根據(jù)全廠總視在計(jì)算負(fù)荷留15%裕量,以提高運(yùn)行效率。當(dāng)裝設(shè)兩臺主變壓器時(shí),其容量應(yīng)滿足一臺變壓器停止工作時(shí),另一臺仍能對一、二級負(fù)荷可靠供電。因?yàn)樵撈髽I(yè)為化工企業(yè),對供電要求較高。而其負(fù)荷多為二級負(fù)荷,所以選擇兩臺變壓器較為合適。1.3變壓器容量選擇變壓器容

11、量選擇的條件:30(0607N T S S ,21(30+S S T N 式中,T N S 單臺變壓器容量30S 變電所總的計(jì)算負(fù)荷21(30+S 變電所一、二級負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷30P =1034.530Q =913.44 30(2S =30(0607N T S S =(06071499.51=828.04966kVA查負(fù)荷表可得,在本企業(yè)的負(fù)荷中無一級負(fù)荷,二級負(fù)荷的總計(jì)算負(fù)荷如下:2(30P =744.265kW 2(30Q =604.37kvar30(2S =kVA 30(12958.75N T S S +=取N T S =1000kVAN S =(1-8%N T S =920kVA1.4

12、變壓器型號的選擇根據(jù)變壓器的容量和工廠變電所常用變壓器類型,查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊、資料可以選擇S11-M-1000/10系列的電力變壓器。2變電所主接線方案選擇和確定2.1變電所主接線設(shè)計(jì)原則、基本要求以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù),以國家相關(guān)的方針、政策、法規(guī)、規(guī)程為準(zhǔn)則,結(jié)合工程實(shí)際情況的具體特點(diǎn),全面、綜合地加以分析,力求保證供電的可靠性、電鍍靈活,操作方便、節(jié)約投資的原則。a.保證必要的供電可靠性和電能的質(zhì)量。保證供電可靠性和電能質(zhì)量是對主接線的基本要求,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),要求停電范圍小,恢復(fù)供電快;電壓、頻率和供電連續(xù)可靠是表征電能質(zhì)量的基本指標(biāo),主接線應(yīng)在各種運(yùn)行方式下都能滿足這方面的要求。b.具

13、有一定的靈活性和方便性。主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài),靈活地的進(jìn)行方式切換;能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化;在改變運(yùn)行方式是操作簡單,便于變電所的擴(kuò)建。c.具有經(jīng)濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下,要盡量節(jié)省建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用,減少用地面積。d.簡化主接線。配網(wǎng)自動(dòng)化、變電所無人是現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢,簡化主接線為這一技術(shù)的全面實(shí)施創(chuàng)造了更為有利的條件。e.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同類變電所采用相同的主接線形式,可使主接線規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。f.具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。變電所電氣主接線應(yīng)根據(jù)發(fā)展的需要具有一定的擴(kuò)建性。2.2變電所主結(jié)線方案的選擇變電所的高壓側(cè)接線方

14、式,既可以采用單母線接線,也可以采用單母線分段接線。根據(jù)變電所變壓器臺數(shù)和電源回路數(shù)確定。裝設(shè)有兩臺主變壓器的小型變電所的主接線方案有以下幾種:方案一:高、低壓側(cè)都采用單母線分段這種主接線的兩段高壓母線,在正常時(shí)可以同時(shí)運(yùn)行,也可分段運(yùn)行。當(dāng)其中一臺主變壓器或其中一路電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時(shí),可以通過倒閘操作,迅速恢復(fù)整個(gè)變電所的供電,因此供電可靠性相當(dāng)高,可供一、二級負(fù)荷。如下圖: 方案二:高壓無母線、低壓單母線分段這種主接線的供電可靠性較高。當(dāng)其中一臺主變壓器或其中一路電源線停電檢修或發(fā)生故障時(shí),該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān),即可迅速恢復(fù)對整個(gè)變電所的供電。如果兩臺主變壓器低壓側(cè)主

15、開關(guān)都裝設(shè)有互為備用的電源自動(dòng)投入裝置(BZT,則任意一臺主變壓器低壓主開關(guān)因電源斷電(失壓而跳閘時(shí),另一臺主變壓器低壓側(cè)的主開關(guān)或低壓母線分段開關(guān)將在BZT作用下自動(dòng)合閘,恢復(fù)整個(gè)變電所的正常供電。這種主接線可供一、二級負(fù)荷。如下圖: 方案三:高壓采用單母線、低壓單母線分段這種主接線適用于裝有兩臺及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所。其供電可靠性也較高。任意一臺主變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí),通過切換操作,可很快恢復(fù)整個(gè)變電所的供電,但在高壓母線或電源進(jìn)線檢修或發(fā)生故障時(shí),整個(gè)變電所都要停電。如果有與其他變電所相連的低壓或高壓聯(lián)絡(luò)線時(shí),則供電可靠性可大大提高。無聯(lián)絡(luò)線時(shí),可供二、三級負(fù)荷,而有

16、聯(lián)絡(luò)線時(shí),則可供一、二級負(fù)荷。根據(jù)本廠情況不能用該方案。如下圖: 對方案一和方案二進(jìn)行比較,根據(jù)工廠的負(fù)荷和變壓器的容量可知,選擇方案二較為合適,所以本變電所采用高壓無母線、低壓單母線分段的主接線形式。2.3主接線方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較變電所設(shè)計(jì)不僅要滿足主接線設(shè)計(jì)的基本要求,保證安全可靠地提供電能,而且力求經(jīng)濟(jì)合理,投資少,運(yùn)行費(fèi)用低。這就需要對幾個(gè)切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的比較,選擇一個(gè)技術(shù)上最佳和最經(jīng)濟(jì)合理的方案。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,一般包括技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)計(jì)算等方面。a.供電的可靠性與運(yùn)行的靈活性;b.電能質(zhì)量;c.運(yùn)行管理、維護(hù)檢修條件;d.交通運(yùn)輸及施工條件;e.有無發(fā)展條件;f.其他方

17、面的有利及不利條件。經(jīng)濟(jì)計(jì)算包括基本建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用兩大項(xiàng):在經(jīng)濟(jì)比較中,我們考慮的是變壓器,對于兩者區(qū)別如下表:產(chǎn)品型號11S -M-1000/1011S -M-1250/10空載損耗(W11551365負(fù)載損耗(W915010870空載電流(% 1.1551365短路阻抗(%9.15010870參考價(jià)格(萬元9.4110.85基建投資包括變壓器本體費(fèi)用、輔助設(shè)備及配件費(fèi)用、設(shè)備的安裝調(diào)試費(fèi),土建安裝費(fèi),運(yùn)輸費(fèi)等。基建投資可按下式計(jì)算:b lZ Z Z =+式中,b Z 變電所綜合投資,包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置等綜合投資(萬元l Z 線路綜合投資(萬元具體的基建投資如下:10009

18、.41Z =萬元125010.85Z =萬元設(shè)備的折舊費(fèi)用Fz 表示,變電所的各種設(shè)備在運(yùn)行期間將逐年陳舊、老化,因此,每一個(gè)設(shè)備過了一定的使用年限,就需要更換性的設(shè)備,更新設(shè)備的費(fèi)用,要靠工廠在原設(shè)備使用年限內(nèi)逐年積累。對每一設(shè)備每年所必須提存的資金稱為折舊費(fèi),折舊費(fèi)一般按設(shè)備投資的一個(gè)百分點(diǎn)提取。這個(gè)百分比稱為折舊率1C 。折舊費(fèi)可按下式計(jì)算:1Z F Z C =(萬元/年式中,1C 為折舊率查,查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知1C =5.8%具體的設(shè)備折舊費(fèi)如下:1000Z F =9.415.8%=0.54578萬元/年1250Z F =10.855.8%=0.6293萬元/年b.設(shè)備維護(hù)管理費(fèi)

19、WF 為使變電所保持良好的性能和正常運(yùn)行,必須對各項(xiàng)設(shè)備經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢修和管理,為此需配備各種維修管理人員。設(shè)備維修管理所需的設(shè)備及交通工具等所需的費(fèi)用統(tǒng)稱為設(shè)備的維修管理費(fèi),一般也按設(shè)備投資的百分?jǐn)?shù)計(jì)算,這個(gè)百分比稱為維修管理費(fèi)率C 2。維修管理費(fèi)可按下計(jì)算:2W F Z C =萬元/年式中,C 2為維修管理費(fèi)率,其應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的新、舊程度來估算,本次設(shè)計(jì)假設(shè)C 2為100%。具體的維修管理費(fèi)如下:1000Z F =0.54578100%=0.54578萬元/年1250Z F =0.6293100%=0.6293萬元/年c.年電能損耗AF 年電能損耗包括各變壓器年電能損耗費(fèi)和線路年損耗費(fèi),可

20、按下式計(jì)算:4(10A b x F W W =+萬元/年式中,每度電價(jià)(元/度,按當(dāng)?shù)仉姌I(yè)局規(guī)定定價(jià)計(jì)算b W 全廠供電配電系統(tǒng)變壓器全年電能損耗總和(千瓦-小時(shí)x W 全廠1千伏以上配電線路全年電能損耗總和(千瓦-小時(shí)2(js b o d es W P t P s =+千瓦小時(shí)式中,o P 變壓器空載有功損耗千瓦d P 變壓器短路有功損耗千瓦x x W P =千瓦小時(shí)t 變壓器全年內(nèi)投入運(yùn)行小時(shí)數(shù),可取8760小時(shí)。js s 變壓器計(jì)算負(fù)荷千伏安e s 變壓器額定容量千伏安x P 三相線路中有功功率損耗千瓦最大負(fù)荷年損耗小時(shí)數(shù),可按工廠最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax 及功率因數(shù)cos 求得:A

21、F =4(10b x W W +=410b W =2430(10o K NS P t P S +其中為電度電價(jià)為0.49元/千瓦時(shí);t 為變壓器全年內(nèi)投入運(yùn)行小時(shí)數(shù),可取8760小時(shí);為最大負(fù)荷年損耗小時(shí)數(shù),可按工廠最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax 及功率因數(shù)cos 求得,可取4500。具體的年電能損耗如下:2424d.年基本電價(jià)費(fèi)JF 年基本電價(jià)費(fèi)是根據(jù)與供電部門鑒定的計(jì)費(fèi)辦法協(xié)議收取。可按下式計(jì)算:J F =12基本電價(jià)總降壓變電所主變壓器總?cè)萘?10(萬元/年Z W A JF F F F F =+具體的年基本電價(jià)費(fèi)如下:1000J F =12181000410=21.6萬元1250J F =1

22、2181250410=27萬元整個(gè)供電系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi):Z W JF F F F F =+1000F =0.54578+0.54578+2.2+21.6=24.89156萬元1250F =0.6293+0.6293+1.88+27=30.1386萬元對以上兩中方案進(jìn)行比較,可利用JS BZ F F T =+來計(jì)算,B T 按5年計(jì)算:10001250JS JS F F 從以上計(jì)算分析可以看出,采用容量為1000kvar 的變壓器明顯比容量為1250kvar 的變壓器投資少。另外1000kvar 的容量相比于全廠總負(fù)荷920kvar 留有一定的余量,因此本廠選用的變壓器容量為1000kvar。根據(jù)以

23、上的經(jīng)濟(jì)比較,本次設(shè)計(jì)采用111000/10S M 。3短路電流計(jì)算短路電流的計(jì)算,首先要繪出計(jì)算電路圖,確定與短路電流有關(guān)的運(yùn)行方式,計(jì)算出各元件的電抗(阻抗,然后繪制相應(yīng)的短路電流計(jì)算阻抗圖,最后根據(jù)需要取不同的短路點(diǎn)進(jìn)行短路電流的計(jì)算,繪制出等效的電路圖。計(jì)算方法所求物理量計(jì)算公式歐姆法阻抗電力系統(tǒng)OCC S S U X /2=線路L R R O W L =LX X O W L =變壓器2/(N c k T S U P R 100/(%2N c k T S U U X 三相短路電流周期分量3/(3Z U I c k =其他3(3(3(k I I I =沖擊值高壓3(3(55.2I i s

24、h =3(3(51.1I I sh =低壓3(3(84.1I i sh =3(3(09.1I I sh =三相短路容量3(113(13=K C K I U S以下為全廠短路電流的具體計(jì)算。根據(jù)分析,短路計(jì)算電路圖如下: 3.1系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算MVA=63.0175/5.10(/2211MVA kV S U X oc c 電纜線路的電抗:查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知kmX O /08.0=(1K X=X 1+X 2=0.71(31(11 U I =三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流(3318.55K KAII I =3三相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值(3(3(3(3KA KAi

25、 I II=三相短路容量(3(3 (22412=電纜線路的電抗:(2242L C C U U XX=電力變壓器的電流:查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知% 4.5K U =因此(23226K U U S X =繪出K-2點(diǎn)的等效電路圖如(b所示,計(jì)算其總電抗為:3(11237.3310K XX X X =(32(220.4( U I =三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流(33231.67K KAI I I =3三相短路沖擊電流及第一周期短路全電流有效值(3(3(3(3KA KAiIII=三相短路容量(3(322221.94K K C MVA S U I =所以,在最大運(yùn)行方式下,短路電流計(jì)算結(jié)果如下:短路計(jì)算

26、點(diǎn)三相短路電流計(jì)算/KA三相短路容量/MVA(3KI(3I(3I (3shi(3shI(3KS12.9105155.31K-2點(diǎn)49.9449.9449.9491.954.4434.563.2系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算100OCMVAS=其計(jì)算方法與最大運(yùn)行方式的計(jì)算方法一樣,其計(jì)算結(jié)果如下表所示:短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流計(jì)算/KA三相短路容量/MVA(3KI(3I(3I(3shi(3shI(3KS43.4143.4143.413.083.3兩相短路電流的計(jì)算兩相短路電流的計(jì)算公式:(2(3(30.8662KK K II I = =所以在最大運(yùn)行方式下:K-1點(diǎn):(2(3I I =K-2

27、點(diǎn):(2(32而在最小運(yùn)行方式下:K-1點(diǎn):(2(310.866 4.45124K K KA I I =K-2點(diǎn):(2(3I I =3.4單相短路電流的計(jì)算(K-1點(diǎn) 查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知:a.變壓器短路時(shí):2.3Tm R=6.8Tm X=b.線路短路時(shí): (1Z m KAI=所以K-2點(diǎn)的單相短路電流為21.6KA。4變電所主要設(shè)備選擇和校驗(yàn)變電所主要裝置是低壓配電屏,對于低壓配電屏本次設(shè)計(jì)選擇浙江開關(guān)有限公司生產(chǎn)的“MNS(Z低壓抽出式開關(guān)柜”。本裝置是一種用標(biāo)準(zhǔn)模件由工廠組裝的組合式低壓開關(guān)柜,本裝置適用于交流50-60HZ。額定工作電壓660V 及以下的供電系統(tǒng),用于發(fā)電、輸電、配

28、電、電能轉(zhuǎn)換和電能消耗設(shè)備的控制。4.1低壓配電屏設(shè)備選擇、整定和校驗(yàn)低壓斷路器俗稱空氣開關(guān),其主要功能是確保電路的順利通斷,并在電路出現(xiàn)短路、欠壓,或電氣設(shè)備出現(xiàn)過載時(shí),自動(dòng)切斷電路,起到保護(hù)作用。低壓短路器具有多種功能、其是通過脫扣器或附件的形式來實(shí)現(xiàn)的。30I I OR N b.瞬時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流(o op I 應(yīng)躲過線路的尖峰電流PK I ,即relPK o op K I I (rel K 為可靠系數(shù),對動(dòng)作時(shí)間在0.02S 以上的萬能式斷路器DW 取1.35,對動(dòng)作時(shí)間在0.02S 以下的塑料外殼式斷路器CM1型,宜取22.5倍。c.短延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)間的整定短延時(shí)

29、過流脫扣器的動(dòng)作電流(s op I 應(yīng)躲過線路短時(shí)間出現(xiàn)的負(fù)荷尖峰電流。rel PK s op K I I (,其中rel K 為可靠系數(shù),一般取1.2。d.長延時(shí)過流脫扣器主要用來保護(hù)過負(fù)荷,因此其動(dòng)作電流(l op I 需躲過線路的最大負(fù)荷電流,既計(jì)算電流30I 30(I K I REL l op 式中,rel K 為可靠系數(shù),取1.1。e.低壓斷路器的保護(hù)靈敏度必須滿足條件:KI I S op k P =min式中,op I 為瞬時(shí)或短延時(shí)過流脫扣器的動(dòng)作電流;min k I 為低壓斷路器保護(hù)的線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的單相短路電流;K 為比值,取1.3。f.低壓斷路器的選擇和校驗(yàn)a

30、.低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不底于保護(hù)線路的額定電壓。b.低壓斷路器的額定電流應(yīng)不小于它所安裝的脫扣器額定電流。c.低壓斷路器的類型應(yīng)符合安裝條件、保護(hù)性能及操作分式的要求,因應(yīng)同時(shí)選擇其操作機(jī)構(gòu)型式。oc i 3(sh i 本次設(shè)計(jì)中,主要用到了CM1-63L 型低壓斷路器。查產(chǎn)品樣本知,CM1-63L 型低壓斷路器的額定電流有6、10、16、20、25、32、40、50、63幾檔,根據(jù)用電設(shè)備真空泵的計(jì)算電流為A I 4.330=A 所以選擇CM1-63L (6型低壓斷路器。籠型電機(jī)的的st K 為5,單臺用電設(shè)備的尖峰電流為N st pk I K I =53.4A=17A rel PK o

31、op K I I (=217A=34A動(dòng)作電流整定為40A。b.短延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流整定:rel PK s op K I I (=1.217A=20.4A短延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流整定為30A,動(dòng)作時(shí)間為0.2s。c.長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流整定:30(I K I REL l op =1.117A=18.7A長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流整定為30A。d.校驗(yàn)電纜與低壓斷路器保護(hù)的配合:AA I K A I al ol op 126285.440=1.3滿足條件。b.斷流能力的校驗(yàn)額定極限短路的分?jǐn)嗄芰?=oc I 35kA 大于3(sh I =54.44kA滿足條件。接觸器是一種適用于在低壓配電

32、系統(tǒng)中遠(yuǎn)距離控制、頻繁操作交、直流住電路及大容量控制電路的自動(dòng)控制開關(guān)電器。接觸器具有強(qiáng)大的執(zhí)行機(jī)構(gòu),大容量的主觸頭及迅速熄滅電弧的能力。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),能根據(jù)故障檢測元件所給出的動(dòng)作信號,迅速,可靠地切斷電源,并有低壓釋放功能。與保護(hù)電器組合可構(gòu)成各種電磁啟動(dòng)器,用于電動(dòng)機(jī)的控制及保護(hù)。在本次設(shè)計(jì)中,選用常熟開關(guān)廠生產(chǎn)的CK1系列交流接觸器。CK1系列交流接觸器適用于交流50Hz,主觸頭額定工作電壓至660V,額定工作電流至500A 的電力系統(tǒng)中用以接通和分?jǐn)嚯娐?并可與適當(dāng)?shù)臒徇^載繼電器或電子式保護(hù)裝置組合成電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器,以保護(hù)操作運(yùn)行中可能發(fā)生過載的電路。真空泵的計(jì)算電流為4.330=

33、I A,查常熟開關(guān)廠的“CK1系列交流接觸器”樣本,選CK1-10,其額定電流為10A,滿足條件。熱繼電器是一種利用電流熱效應(yīng)原理工作的電器,具有與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相近的反時(shí)限動(dòng)作特性,主要用于三相異步電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。在本次設(shè)計(jì)中,選用T 系列熱繼電器用于交流50Hz 或60Hz,電壓660V 及以下電流500A 及以下的電力線路中,一般作為交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。真空泵的計(jì)算電流為4.330=I A,查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知,選T16(2.74.0滿足條件。電流互感器用于額定頻率為50HZ 的交流電力系統(tǒng)中,將高壓系統(tǒng)中的電流或低壓系統(tǒng)中的大電流轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的小電流(一般為5A 或1A,以便

34、連接測量儀表和繼電器,供測量電流,計(jì)量電能及繼電保護(hù)。電流互感器應(yīng)裝設(shè)地點(diǎn)的條件及額定電壓、一次電流、二次電流(一般5A、準(zhǔn)確度等級條件進(jìn)行選擇,并校驗(yàn)其短路動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。必須注意:電流互感器的準(zhǔn)確度級與其二次負(fù)荷容量有關(guān)。互感器二次負(fù)荷2S 不得大于其準(zhǔn)確度多限定的額定二次負(fù)荷N S 2,即互感器滿足準(zhǔn)確度級要求的條件為:22S S N 。一般電流互感器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間為t=1s。選LMZJ1-0.5-2000/5型電流互感器的校驗(yàn):AI A I N 5.1519200030=查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知:50t K =70es K =動(dòng)穩(wěn)定:(370219891.9es N sh K i

35、 KA t N i K I t I t =動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足故選LMJ1-0.5-2000/5型電流互感器。4.2變壓器二次側(cè)低壓電氣開關(guān)的選擇和校驗(yàn)和該型號開關(guān)柜配合的低壓斷路器選擇DW15-2500/3型,校驗(yàn)與整定:A I A I OR N 5.1519200030.=短延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流的整定:PK rel s op I K I (=51.21519.5A=9117A選(s op I =1000A。長延時(shí)過流脫扣器動(dòng)作電流的整定:30(I K I REL l op =1.11519.5=1671.45A選(l op I =1700A。過流保護(hù)靈敏度的校驗(yàn):opk P I I S min

36、 =21600/10000=2.161.5滿足靈敏度要求。斷流能力的校驗(yàn):kA I kA I k OC 94.49603(=滿足條件。AI A I N 5.1519200030=查設(shè)計(jì)手冊及相關(guān)資料可知:50t K =70es K =動(dòng)穩(wěn)定:(370219891.9es N sh K i KA t N i K I t I t =動(dòng)熱穩(wěn)定均滿足。故選LMJ1-0.5-2000/5型電流互感器。5變電所所址型式的確定5.1變電所總體布置的一般原則a.各項(xiàng)電氣間距、圍欄、道路等均應(yīng)負(fù)荷規(guī)定的要求。b.應(yīng)有相應(yīng)的安全防火設(shè)施和安排。c.能滿足正常時(shí),短路和過電壓時(shí)工作條件的要求,不會危及人身安全和周圍

37、設(shè)備的安全。d.各回路、各相序應(yīng)有標(biāo)示,以防誤操作。e.各主控室及室內(nèi)高壓配電裝置室等的門應(yīng)向外開。戶內(nèi)、外應(yīng)有裝們的巡視通道;主控室的位置布置要便于運(yùn)行人員和巡視人員的相互聯(lián)系并且進(jìn)出方便;應(yīng)考慮檢修時(shí)戶外的場地需要。整體布置應(yīng)符合進(jìn)出線的方向。正常情況下的35110kV配電裝置,主變壓器盡可能采用戶外安裝方式;有污染、有腐蝕性氣體、導(dǎo)電粉塵多及沿海鹽霧地區(qū)的35110kV配電裝置全部應(yīng)安裝于室內(nèi)。610kV及以下配電裝置全部應(yīng)安裝于室內(nèi)。總降壓變電所的布置應(yīng)緊湊,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)可采用23層的主建筑,以節(jié)約土地。無論是分期建設(shè)的企業(yè)或一次性建設(shè)的企業(yè),均應(yīng)視企業(yè)的近遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃在室內(nèi)外

38、預(yù)留一定的空間。5.2工廠變電所常用的結(jié)構(gòu)型式序號類型型式優(yōu)缺點(diǎn)適用范圍1室外型獨(dú)立式不受車間生產(chǎn)影響,不占車間生產(chǎn)面積,但建筑總降壓變電所,高壓配電所及下列情況的車間(或小型工廠變電所,各車間負(fù)荷小而分散,或需遠(yuǎn)離有易燃易爆危險(xiǎn)及有腐蝕性車間時(shí)2附設(shè)式內(nèi)附建筑費(fèi)較低,且能保持車間建筑外觀整齊,但站車間生產(chǎn)面積車間面積不太大,且車間內(nèi)設(shè)備布置不很穩(wěn)定的車間變電所3外附不占或少占車間生產(chǎn)面積,建筑費(fèi)也較低,但有礙車間建筑的外觀整齊基本上與內(nèi)附式相同,而在考慮內(nèi)附式有困難時(shí)4車間內(nèi)式深入負(fù)荷中心,技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好,但占車間生產(chǎn)面積,且防火安全要求大大提高車間面積大,負(fù)荷重,且車間內(nèi)大容量設(shè)備布置相當(dāng)穩(wěn)

39、定的車間變電所5室外型露天式較為簡單經(jīng)濟(jì),但變壓器露天裝設(shè),安全可靠性差,且運(yùn)行維護(hù)不夠方便負(fù)荷不很重要,且環(huán)境正常的車間變電所6半露天式基本上與露天式相同,但運(yùn)行維護(hù)條件有所改善,可避免強(qiáng)烈日照和暴雨影響同露天式7桿上式最為簡單經(jīng)濟(jì),但運(yùn)行維護(hù)條件差變壓器容量小(315kVA 以下、負(fù)荷不重要的場所,一般供生活區(qū)用電 說明圖5.3變電所結(jié)構(gòu)型式的選擇結(jié)合工廠的實(shí)際情況和工廠變電所常用的結(jié)構(gòu)型式及使用范圍,本次設(shè)計(jì)選擇獨(dú)立式。6變電所防雷與接地設(shè)計(jì)6.1變電所防雷主要用來保護(hù)主變壓器,以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所。要求避雷器應(yīng)盡量靠近變壓器安裝,其接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼連

40、在一起接地。如果進(jìn)線具有一段引入電纜的架空線路,則閥式避雷器或排氣式避雷器應(yīng)裝在架空線路終端的電纜頭處。這主要是在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿變壓器的絕緣,低壓中性點(diǎn)接地時(shí)宜選用低壓無間隙金屬氧化物避雷器。先計(jì)算建筑物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù),用下列公式來計(jì)算:N KT A =式中:N建筑物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/年;a T 年平均雷暴日數(shù),按當(dāng)?shù)貧庀笈_、站資料確定;e A 與建筑物截收雷擊次數(shù)相同的等效面積(2Km ;而6 2(20010e A LW L W H H =+式中L、W、H 分別為建筑物的長、寬、高(單位:m,L=20m,W=9m,H=8m.所以6 32查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知

41、,建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N0.06的一般性工業(yè)建筑物,屬于第三類防雷建筑物。而現(xiàn)在N=0.015,所以該建筑物為第三類防雷建筑物。查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知,對平面屋面的建筑物,當(dāng)寬度不大于20m 時(shí),可沿周邊敷設(shè)一周避雷帶。a.避雷帶采用截面為48mm 2的扁鋼,厚度為4mm 2,沿屋頂周圍裝設(shè),高出屋面150mm,支持卡間距為1.5m。b.防雷接地裝置與電氣設(shè)備的接地裝置及埋地的金屬管道相連。c.引下線一般不能少于兩根,采用6mm 的圓鋼,下面確定變電所的保護(hù)范圍: 16.515x r m m=能對變壓器起到保護(hù)作用。a.高壓閥式避雷器的選擇校驗(yàn):額定電壓:按電網(wǎng)額定電壓選擇;滅弧電壓:在中性

42、點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中,不得低于設(shè)備最高運(yùn)行線電壓;在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,取為設(shè)備最高運(yùn)行相電壓的80%。工頻放電電壓:在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中,一般大于設(shè)備最高運(yùn)行相電壓的3.5倍;在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中,應(yīng)大于設(shè)備最高運(yùn)行相電壓的三倍。絕緣配合:被保護(hù)設(shè)備絕緣的基本沖擊電壓水平(約為設(shè)備沖擊試驗(yàn)電壓的90%應(yīng)大于避雷器殘余的15%,不過一般滿足條件,可不再校驗(yàn)。b.我國生產(chǎn)的FS 系列310KV 配電用閥式避雷器用做保護(hù)變配電所設(shè)備和線路免受大氣過電壓的損害。選擇校驗(yàn)如下:對于FS2-10,避雷器額定電壓為12.7KV,查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知其滅弧電壓是12.7KV,滿足條件。工頻放電電壓

43、為2631KV ,而設(shè)備最高運(yùn)行時(shí)的相電壓的 3.5倍 由此選擇FS2-10型閥式避雷器6.2接地的設(shè)計(jì)a.工作接地:為保護(hù)電力系統(tǒng)和設(shè)備達(dá)到正常工作要求而進(jìn)行接地b.保護(hù)接地:為保障人身安全防止間接觸電而將設(shè)備的外圍可導(dǎo)電部分進(jìn)行接地。其形式有兩種:一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的PE 線分別直接接地。另一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共接的PE 線或PEN 線接地。c.重復(fù)接地:將零線上的多點(diǎn)與大地多次做金屬性連接。對于大接地電流系統(tǒng),不論自然接地體是否符合要求,仍應(yīng)裝設(shè)人工接地體,本設(shè)計(jì)中采用垂直接地體。查設(shè)計(jì)手冊和相關(guān)資料可知,人工接地體中的垂直接地體采用直徑為50mm,長度為2.5m 的鋼管