工廠供電設(shè)計(jì)

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Ⅰ工廠供電設(shè)計(jì)摘 要本畢業(yè)設(shè)計(jì)為工廠變電所設(shè)計(jì)，對在工廠變電所設(shè)計(jì)中的若干問題：負(fù)荷計(jì)算，三相短路分析，短路電流計(jì)算，高低壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，變壓器的繼電保護(hù)，變電所二次回路及自動(dòng)裝置，防雷與接地，變電所的過電壓保護(hù)，計(jì)量，無功補(bǔ)償?shù)葞追矫娴脑O(shè)計(jì)進(jìn)行了陳述，并對供電主接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述。該工廠變電所采用 10kV 單電源進(jìn)線，采用一臺(tái) 1600kVA 的主變壓器，最大設(shè)備容量 1636kW，采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償，對變壓器進(jìn)行過電流，電流速斷，瓦斯保護(hù)，按三類防雷建筑物設(shè)防，采用強(qiáng)弱電聯(lián)合接地系統(tǒng)對建筑物進(jìn)行保護(hù)。在對供電系統(tǒng)短路計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電力電纜和電氣設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)，同時(shí)也對戶外平面布置進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 工廠供配電，繼電保護(hù)，防雷與接地，負(fù)荷計(jì)算 IIABSTRACTThis graduation project is designed for the factory transformer substation, to certain questions in factory transformer substation design: the load computation, the analysis of three-phase short-circuits, the short-circuit current computation, the choiceand verification of high and low pressure equipment, the transformer relay protection, the secondary circuit of the transformer substation and the automatic device, anti-thunder and the connection to the earth, the transformer substation overvoltage protection, the measurement, the idle work compensated and so on, All the above aspects and the structure of the power supply host wiring topology have been stated.The transformer substation with a 10kV single power source coil in it uses 1600kVA main transformer, the biggest computation shoulders of which is 1636kW.It adopts the shunted capacitor to carry on the low pressure centralism for compensation and sets protection for the transformer by carring on the electric current to it breaking the speed of the flow gas protection, garrisons accerding to the third kind of anti-thunder buildings,and users the strong and weak electricity union earth system to carry on the protection to the building.Based on the computation of short-circuits to the power supply system, the project has a choice design of the power cable and the electrical equioment and a preliminary design to the outdoors plane arrangement at the same time.Keywords the power distribution and supply in factory, the relay protection, anti-thunder and the connection to earth, the load computationI目 錄摘要 ……………………………………………………………………………………………ⅠABSTRACT………………………………………………………………………………………Ⅱ1 緒論……………………………………………………………………………………………11.1 課題設(shè)計(jì)背景……………………………………………………………………………… 11.2 工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則…………………………………………………………………11.3 工廠供電設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟…………………………………………………………………22 負(fù)荷計(jì)算與功率補(bǔ)償…………………………………………………………………………42.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的………………………………………………………………42.2 負(fù)荷計(jì)算的方法……………………………………………………………………………42.3 全廠負(fù)荷計(jì)算………………………………………………………………………………52.4 功率補(bǔ)償……………………………………………………………………………………53 變壓器的選擇…………………………………………………………………………………73.1 變壓器容量與臺(tái)數(shù)的確定…………………………………………………………………74 主接線方案的選擇……………………………………………………………………………84.1 對變電所主接線的一般要求……………………………………………………………… 84.2 變電所主接線………………………………………………………………………………84.2.1 單電源進(jìn)線的變電所主接線…………………………………………………………94.2.2 雙回電源進(jìn)線變電所主接線…………………………………………………………95 短路電流計(jì)算…………………………………………………………………………………125.1 短路電流計(jì)算的目的與方法……………………………………………………………125.2 三相短路電流計(jì)算 ……………………………………………………………………126 導(dǎo)線電纜的選擇………………………………………………………………………………156.1 導(dǎo)線電纜的選擇原則……………………………………………………………………157 電氣設(shè)備的選擇………………………………………………………………………………177.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則………………………………………………………………177.2 高壓開關(guān)電器的選擇……………………………………………………………………177.2.1 高壓斷路器的選擇……………………………………………………………………177.2.2 高壓隔離開關(guān)的選擇…………………………………………………………………187.2.3 電流互感器的選擇……………………………………………………………………187.3 配電所高壓開關(guān)柜的選擇………………………………………………………………19II8 變壓器的繼電保護(hù)……………………………………………………………………………208.1 概述………………………………………………………………………………………208.2 變壓器電流保護(hù)的接線方式 ……………………………………………………………208.3 繼電保護(hù)配置……………………………………………………………………………218.3.1 變壓器過電流保護(hù)……………………………………………………………………218.3.2 變壓器電流速斷保護(hù)…………………………………………………………………228.3.3 變壓器的氣體繼電保護(hù)………………………………………………………………239 二次回路操作電源和中央信號(hào)回路………………………………………………………259.1 二次回路操作電源………………………………………………………………………259.2 中央信號(hào)回路 ……………………………………………………………………………259.2.1 概述……………………………………………………………………………………259.2.2.對中央信號(hào)回路的要求………………………………………………………………259.2.3 中央事故信號(hào)回路……………………………………………………………………259.2.4 中央預(yù)告信號(hào)回路……………………………………………………………………2610 測量與絕緣監(jiān)視回路………………………………………………………………………2710.1 測量儀表的配置…………………………………………………………………………2710.2 絕緣監(jiān)視裝置……………………………………………………………………………2711 防雷與接地……………………………………………………………………………………2911.1 過電壓及雷電概述……………………………………………………………………….2911.2 防雷………………………………………………………………………………………2911.2.1 防雷設(shè)備……………………………………………………………………………2911.2.2 防雷保護(hù)措施………………………………………………………………………2911.3 電氣設(shè)備接地……………………………………………………………………………3011.3.1 接地概述…………………………………………………………………‥………3011.3.2 接地電阻……………………………………………………………………………31結(jié)論…………………………………………………………………………………………………33參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………34附錄 A：10KV 供電系統(tǒng)圖…………………………………………………………………… 35附錄 B：低壓供電系統(tǒng)圖………………………………………………………………………36附錄 C：變壓器二次電路圖……………………………………………………………………37附錄 D：電壓互感器二次電路圖…………………………………………………………… 38附錄 E：接地避雷平面圖………………………………………………………………………39致謝…………………………………………………………………………………………………40攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論11 緒論1.1 課題設(shè)計(jì)背景工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代工業(yè)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應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，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小。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于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：① 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。② 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。③ 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求④ 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 1.2 工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 、GB50053-94 《10kV 及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》 、GB50054-95 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論2計(jì)必須遵循以下原則：① 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。② 安全可靠、先進(jìn)合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。③ 近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。④ 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)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(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。1.3 工廠供電設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟工廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：① 負(fù)荷計(jì)算工廠變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出工廠變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。② 工廠變電所變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置工廠變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。③ 工廠變電所主接線設(shè)計(jì)根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。④ 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按3無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。⑤ 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動(dòng)機(jī)還可以采用控制電機(jī)勵(lì)磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。⑥ 變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計(jì)成果。⑦ 繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計(jì)為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動(dòng)機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測和繼電器保護(hù)裝置。并對保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù)。設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì)成果。⑧ 變電所防雷裝置設(shè)計(jì)參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計(jì)算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計(jì)算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號(hào)，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗(yàn)以及沖擊接地電阻計(jì)算。⑨ 工廠變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計(jì)綜合前述設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，參照國家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計(jì)。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 負(fù)荷計(jì)算和功率補(bǔ)償42 負(fù)荷計(jì)算和功率補(bǔ)償2.1 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷的確定是否合理，將直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用 30 分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù) 1—2 秒左右的最大負(fù)荷電流。它是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電壓波動(dòng)等原因引起的，它與計(jì)算電流不同，計(jì)算電流是指半小時(shí)最大電流，尖峰電流比計(jì)算電流大的多，一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。平均負(fù)荷 就是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗的功率的平均值。 avp常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）Wtavp?的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。2.2 負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有估算法、需要系數(shù)法、單相負(fù)荷計(jì)算及二項(xiàng)式法等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有： 有功功率： 式(2.1)dejPK?無功功率: 式(2.2)tanjQ?視在功率: 式(2.3)/cosjS計(jì)算電流: 式(2.4)3NjIU式(2.5)csjjP??全廠各設(shè)備計(jì)算負(fù)荷如表 2.1：5表 2.1 全廠計(jì)算負(fù)荷序號(hào)設(shè) 備名 稱計(jì)算負(fù)荷有功P（kW）計(jì)算電流I （A）序號(hào)設(shè) 備名 稱計(jì)算負(fù)荷 有功（kW）計(jì)算電流I（A）1 大球磨 245 465 12 備用 110 2502 大球磨 245 465 13 渣泵 22 503 小球磨 110 250 14 礦壩水 泵 30 684 小球磨 110 250 15 磁選機(jī) 15 305 搖床總柜 24 55 16 備用 60 1366 礦壩配電 柜 110 250 17 檢修電 源 30 687 備用 110 250 18 照明 30 688 1#破碎機(jī) 75 170 19 行車 70 1659 2#破碎機(jī) 75 170 20 磁選機(jī)控制箱 22 5010 3#破碎機(jī) 60 136 21 化驗(yàn)室 20 4011 給礦機(jī) 3 6.8 22 備用 60 1362.3 全廠負(fù)荷計(jì)算本設(shè)計(jì)中取 COSф=0.85 同時(shí)系數(shù) K = 0.7根據(jù)上表數(shù)據(jù)可算出：∑ = 1636kW; jP∑ = 1014kvar Q0.716345.2jjPKkWk????var7098arQ2213.jjjS VA??=1944.71A3cos.45jjIU???2.4 功率補(bǔ)償功率因數(shù)太低將會(huì)給配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加，電壓損失增大和供電設(shè)備利用效率降低等不良影響。正是如此，要求電力用戶功率達(dá)到一定數(shù)值，低于此6值時(shí)就必須進(jìn)行補(bǔ)償，國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T3485-1998評價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定：“在企業(yè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)不低于 0.9，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)該在負(fù)荷側(cè)合理裝置集中與就地?zé)o功補(bǔ)償設(shè)備” 。由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求功率因數(shù) COSф≥0.9 就可滿足要求，,而由上面計(jì)算可知 COSф=0.850.9，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償。低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器組集中裝設(shè)在車間變電所的低壓母線上。該補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償車間變電所低壓母線前變壓器和高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率，對變電所低壓母線后的設(shè)備則不起補(bǔ)償作用?？蛇x用 BWF0.4-12-1 型的電容器，其額定容量是 12kvar，額定電容為240μF。補(bǔ)償容量 Qcc = 1145.2×（tanarc cos0.85－tanarc cos0.92）kvar=1145.2×（0.62-0.43）kvar =217.6kvar因此，其電容器的個(gè)數(shù)為： n = Q cc/qC =217.6/12 =19（個(gè)） 取 Qcc=12×19=228kvar無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： 2222'()145.(709.8)14.cjjjSP kVA???????變壓器的功率損耗為：= 0.06 = 0.06×1242.4= 74.6kvar TA， 'j= 0.015 = 0.015×1242.4= 18.6kW，變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：=1145.2+18.6=1163.8kW''jjTP??= (709.8-228)+ 75.7=557.5kvar'QA'2' 22' 163.857.190.5jjjS kVA??無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：cosφ′= P j′/ S j′= 1163.8 /1290.5=0.9 則工廠的功率因數(shù)為：cosφ′= P j′/S j′= 0.9≥0.9 通過上述計(jì)算可得，需補(bǔ)償?shù)娜萘繛?228kvar，補(bǔ)償后車間變電所高壓側(cè)功率因數(shù)達(dá)到 0.9。因此，符合本設(shè)計(jì)的要求。73 變壓器的選擇3.1 變壓器容量與臺(tái)數(shù)的選擇變壓器臺(tái)數(shù)確定原則：① 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對可靠性的要求。在一二級(jí)負(fù)荷的變電所中，選擇兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)在技術(shù)，經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，也可以多于兩臺(tái)。② 對季節(jié)性負(fù)荷變化較大的宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)可選擇兩臺(tái)主變壓器。③ 三級(jí)負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器，負(fù)荷較大時(shí)，也可選擇兩臺(tái)主變。 裝單臺(tái)變壓器時(shí)，其額定容量 Sn應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷 Sc，考慮負(fù)荷發(fā)展應(yīng)留有一定的容量裕度，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即Sn≥（1.15-1.4）S c 式(3.1)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量 Sn應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： 1）任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)Sn=（0.6-0.7）S c 式(3.2)2）任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)Sn≥S c（Ⅰ+Ⅱ） 式(3.3)在本設(shè)計(jì)中，工廠負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，因此選擇單臺(tái)變壓器運(yùn)行，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果可得，如下：∑ = 1636kW; eP∑P j = K∑ = 0.7×1636kW =1145.2kWeSj=Pj/ cosφ=1145.2/0.85=1347.3kVASn=1.19×Sj=1.19×1347.3=1603kVA所以，可選擇 1600 kVA 的變壓器一臺(tái)。負(fù)載率為 84.1%.84 主結(jié)線方案的選擇4.1 對變電所主結(jié)線的一般要求變電所主接線要求安全，可靠，靈活，經(jīng)濟(jì)。主要有以下一些原則：①在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須安裝高壓隔離開關(guān)。②在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。③在裝設(shè)高壓熔斷器-負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。④變配電所高壓母線上及架空線末端，必須裝設(shè)避雷器，裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)，線路上避雷器前不必裝設(shè)隔離開關(guān)。⑤變電所的主接線方案，必須與其負(fù)荷類型相適應(yīng)，對于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)電源供電，對二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或者一回專用架空線路供電。⑥接于公共干線上的變配電所電源進(jìn)線首端，應(yīng)裝設(shè)帶有短路保護(hù)的開關(guān)設(shè)備。⑦對一般的生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變配電所采用放射式高壓配電，以確保供電可靠性，但對輔助生產(chǎn)區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。⑧變電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器，當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。⑨兩路電源進(jìn)線，裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所，當(dāng)兩路電源同時(shí)供電時(shí)，兩臺(tái)主變壓器一般分列運(yùn)行，當(dāng)只有一路電源供電，另一路電源備用時(shí)，則兩臺(tái)主變壓器并聯(lián)運(yùn)行。⑩需帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或者高壓負(fù)荷開關(guān)。4.2 變電所主結(jié)線對于電源進(jìn)線電壓為 35kV 及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為 6—10kV 的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝闹鹘泳€是實(shí)現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線，在變電所主9接線圖中將導(dǎo)線或者電纜，電力變壓器，母線，各種開關(guān)，避雷器，電容器等電氣設(shè)備連接起來，只表示相對電氣連接關(guān)系而不表示實(shí)際位置。通常以單線表示三相系統(tǒng)。主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。變電所一般有線路-變壓器組，單母線，內(nèi)橋式，外橋式等幾種接線形式，具體如下：4.2.1 單電源進(jìn)線的變電所主接線當(dāng)單電源進(jìn)線一臺(tái)變壓器時(shí)，主接線采用一次側(cè)線路-變壓器組，二次側(cè)單母線不分段接線，如圖 4.1，這種主接線經(jīng)濟(jì)簡單，可靠性不高，適用于負(fù)荷不大的三級(jí)負(fù)荷情況。也可采用一次側(cè)單母線不分段，二次側(cè)單母線分段主接線，如圖 4.2，適用于三級(jí)負(fù)荷及部分二級(jí)負(fù)荷。35kv電源 進(jìn) 線1QSFT2QF2S6-10kv1QSF1T2QFS圖 4-1 3QSF2T4QFS5QF6-10kv35kv電源 進(jìn) 線圖 4.1 單電源進(jìn)線接線圖 圖 4.2 一側(cè)，二側(cè)單母線接線圖4.2.2 雙回電源進(jìn)線變電所主接線① 一，二次側(cè)均采用單母線分段主接線該主接線由于進(jìn)線開關(guān)和母線分段開關(guān)均采用了斷路器控制，操作十分靈活，供電可靠性較高，適用于大中型企業(yè)的一，二級(jí)負(fù)荷供電。② 內(nèi)橋式主接線一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖4.3，線路 1WL，2WL 來自兩個(gè)獨(dú)立電源，斷路器 1QF，2QF 分別接至變壓器1T，2T 的高壓側(cè)，向變電所供電，變壓器回路僅裝設(shè)隔離開關(guān) 3QF，6QF。當(dāng)線路 1WL 發(fā)生故障或檢修時(shí)，斷開 1QF，1T 由線路 2WL 經(jīng)橋接斷路器 3QF 繼續(xù)供電，10同理，當(dāng) 2WL 發(fā)生故障或者檢修時(shí)，2T 由線路 1WL 繼續(xù)供電。因此，這種主接線大大提高了供電的可靠性和靈活性，但當(dāng)變壓器檢修時(shí)，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時(shí)間較長，這種接線適用于大中型企業(yè)的一，二級(jí)負(fù)荷供電。當(dāng)變壓器1T 發(fā)生故障時(shí)，1QF 和 3QF 因故障跳閘，此時(shí)，打開 3QS 后再合上 1QF 和 3QF，即可恢復(fù) 1WL 線路的工作。這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。適用于以下條件的總降壓變電所：1) 供電線路長，線路故障幾率大；2) 負(fù)荷比較平穩(wěn)，主變壓器不需要頻繁切換操作；3) 沒有穿越功率的終端總降壓變電所。35KV電 源 進(jìn)線1wl 2wlQS1F2QS31T 2T4QFS3QF7S8S4QS2F5QS65QF6QF6-10KV35KV電 源 進(jìn)線1T 2T4QF4S 5QF6QF6-10KV1WLQS21QFQSF6QS2WL3QS42QF圖 4.3 變電所內(nèi)橋式接線圖 圖 4.4 變電所外橋式接線圖③ 外橋式主接線一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖4.4，其特點(diǎn)是變壓器回路裝設(shè)斷路器，線路 1WL，2WL 僅裝線路隔離開關(guān)，任一變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，如變壓器 1T 發(fā)生故障，斷開 1QF，打開其兩端隔離開關(guān)，然后合上 3QF 兩側(cè)隔離開關(guān)，在合上 3QF，使兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并聯(lián)運(yùn)行。但當(dāng)線路檢修或發(fā)生故障時(shí)，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時(shí)間較長，外橋式的優(yōu)點(diǎn)是對變壓器回路的操作非常方便，靈活，供電可靠性高，適用于有一，二級(jí)負(fù)荷的用戶和企業(yè)。 適用于以下條件的總降壓變電所：攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 主接線方案的選擇121) 供電線路短，線路故障幾率小；2) 用戶負(fù)荷變化大，變壓器操作頻繁；3) 有穿越功率流經(jīng)的中間變電所，因?yàn)椴捎猛鈽蚴街鹘泳€，總降壓變電所運(yùn)行方式的變化將不影響公共電力系統(tǒng)的潮流。④ 一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖 4.5。這種主結(jié)線圖兼有上述兩種橋式結(jié)線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。⑤ 一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結(jié)線較之采用單母線結(jié)線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結(jié)線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運(yùn)用,主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設(shè)計(jì)的礦廠供電屬于三級(jí)負(fù)荷。負(fù)荷變動(dòng)較小，電源進(jìn)線較短（8km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到工廠對于一次投資的要求。固采用單電源進(jìn)線的降壓變電所主接線。10kV 進(jìn)線高壓供電系統(tǒng)圖詳見附件 A，低壓供電系統(tǒng)圖詳見附件 B。35KV電 源 進(jìn)線1T 2T4QF5QF6QF 6-10KV1WL1QF3QF 2WL2QF7QF8QF11圖 4.5 一二側(cè)均采用單母線分段接線圖5 短路電流計(jì)算5.1 短路電流計(jì)算的目的及方法短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號(hào)和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺制法（又稱相對單位制法） 。5.2 三相短路電流計(jì)算本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值進(jìn)行短路電流計(jì)算① 確定基準(zhǔn)值：取 Sd=100MVA，U d=Uav，兩個(gè)電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓分別為 Ud1=10.5kV Ud2=0.4kV② 元件的電抗標(biāo)幺值1) 電力系統(tǒng)（S oc=1000MVA）*10/.1X?2) 架空線路（X O=0.4Ω/km 4km）=X0L1Sd/Ud2=0.4×4×100/（10.5×10.5）=1.5*23) 電力變壓器（U k％=4.5 S n=1600kVA）13= Uk％×S d/（100×S n）=4.5×100/（100×1.6）=2.8*3X繪制等效電路圖如圖 5.1，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。 X1* X2* X3*10. 21.5 32.8K1(3) K2(3)圖 5.1 短路電流計(jì)算等效電路圖③ K1 短路時(shí)的短路電流與容量計(jì)算1) 計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值**120.15.6kX???2) 計(jì)算 K1 點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流 /3/.ddISUkA?3) 計(jì)算 K1 點(diǎn)短路電流各值**11//.60.25KKX??5.347dI k.1128shkiIA. .K4) 三相短路容量 *11/0.625.KdSXMV???④ K2 點(diǎn)三相短路電流與容量計(jì)算1) 計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值**2123.1.84K??2) 計(jì)算 K2 點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流04dSI kAU???3) 計(jì)算 K2 點(diǎn)短路電流各值*210.274KIX*22.3.6d kA???.186shkKiIk.22095.7I144) 三相短路容量*22/10.72.KdKSXMVA???⑤ 路電流計(jì)算結(jié)果如下表 5.1表 5.1 短路電流計(jì)算結(jié)果三相短路電流（kA） 短路容量（MVA）(3)KI(3)I?(3)shi(3)shI(3)KSK1點(diǎn) 3.4375 3.4375 8.7656 5.225 62.5K2點(diǎn) 32.76 32.76 60.27 35.7 22.7156 導(dǎo)線、電纜的選擇6.1 導(dǎo)線電纜的選擇原則導(dǎo)線和電纜的選擇必須滿足安全，可靠，經(jīng)濟(jì)的條件。所以，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面選擇時(shí)必須按照下列選擇原則：① 按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜截面導(dǎo)線和電纜(包括母線 )在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。以防止導(dǎo)線因過熱而引起絕緣損壞或老化。這就要求通過導(dǎo)線或電纜的最大負(fù)荷電流不應(yīng)大于其允許載流量。② 按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和電纜截面導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗，以保證電壓質(zhì)量。③ 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面經(jīng)濟(jì)電流密度是指使線路的年運(yùn)行費(fèi)用支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導(dǎo)線和電纜截面稱為經(jīng)濟(jì)截面。對于 35kV 及以上的高壓線路及電壓在 35kV以下但距離長，電流大的線路，宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，對 10kV 及以下線路，通常不按此原則選擇。 ④ 按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對長距離大電流及 35kV 以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再校驗(yàn)其它條件。一般 10kV 及以下高壓線路及低壓動(dòng)力線路，通常先按允許載流量選擇截面，再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。選擇導(dǎo)線截面時(shí)，要求在滿足上述 4 個(gè)原則的基礎(chǔ)上選擇其中最大的截面。在本設(shè)計(jì)中，以低壓側(cè)大球磨車間為列，按允許載流量計(jì)算電力電纜截面：選取時(shí)，應(yīng)注意：1）允許載流量與環(huán)境溫度有關(guān)。若實(shí)際環(huán)境溫度與規(guī)定的環(huán)境溫度不一致時(shí)，允許載流量乘上溫度修正系數(shù) ，以求出實(shí)際的允許載流量。K?式（6.1）'alalIK??16式中， 式（6.2）'0alK???—為導(dǎo)線額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度；al—為導(dǎo)線允許載流量所采用的環(huán)境溫度；0—為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實(shí)際的環(huán)境溫度。'?2）電纜多根并列時(shí)，其散熱條件較單根時(shí)差，故允許載流量降低，要用電纜并列校正系數(shù) Kp 進(jìn)行校正。已知一臺(tái) 245kW 的大球磨機(jī)，功率因數(shù)為 0.9，效率為 0.89，當(dāng)?shù)刈顭崞骄罡邭鉁貫?150C。a.線路中電流的計(jì)算式（6.3）24570.89ECPkW??式（6.4）4653cos.309NI AU???b.相線截面的選擇因?yàn)槭侨嗨木€制線路，所以查表得 4 根單芯線敷設(shè)的每相芯線截面為240mm2的 VLV 型導(dǎo)線，在環(huán)境溫度為 250C 時(shí)的允許載流量為 420A，其最高允許溫度為 650C，即 。420aIA?溫度校正系數(shù)為 式（6.5）'0651.2alK???導(dǎo)線的實(shí)際允許載流量為 式（6.6）' .2470alalI A??滿足 ，所以，所選相截面 滿足允許載流量的要求。'alCI?2Sm??c.保護(hù)線 的選擇peS按 要求，選擇 。0.5e?21所以選擇導(dǎo)線型號(hào)為 VLV-0.6/1kV（3×240+1×120）TC 的 VLV 聚錄乙烯絕緣鋁心電力電纜。177 電氣設(shè)備的選擇7.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是在一定的電壓，電流，頻率和工作環(huán)境條件下工作的，電氣設(shè)備的選擇，除了應(yīng)滿足在正常工作時(shí)能安全可靠運(yùn)行之外，還應(yīng)滿足在短路故障時(shí)不至損壞的條件，開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力，并適應(yīng)所處位置，環(huán)境溫度，海拔高度，以及防塵，防腐，防火，防爆等環(huán)境條件。電氣設(shè)備選擇應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：① 按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備；② 按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定；動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 或 式（7.1）(3)maxshiI?(3)maxshI?式中， —為電氣設(shè)備的極限通過電流峰值;—為電氣設(shè)備的極限通過電流有效值。axI熱穩(wěn)定校驗(yàn) 式（7.2）2(3)2t imaIt?式中， —為電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定電流;tt—為熱穩(wěn)定時(shí)間。③ 開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)。高壓設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。高壓刀開關(guān)柜的選擇應(yīng)滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經(jīng)濟(jì)比較優(yōu)選出開關(guān)柜型號(hào)及一次結(jié)線方案編號(hào)，同時(shí)確定其中所有一次設(shè)備的型號(hào)規(guī)格。工廠變電所高壓開關(guān)柜母線宜采用 LMY 型硬母線7.2 高壓開關(guān)電器的選擇7.2.1 高壓斷路器的選擇本設(shè)計(jì)中，為戶內(nèi)變電所，故選擇戶內(nèi)少油斷路器，以選擇變壓器二次側(cè)高壓斷路器為例，由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，變壓器 10/0.4kV，1600kVA，三相最大短路電流為 32.76kA，沖擊短路電流為 60.27kA，三相短路容量為 22.7MVA。根據(jù)變壓器二次側(cè)的額定電流來選擇斷路器的額定電流。式（7.3）2160233.4NSI AU???查表得 ，選擇 SN10-10III/3000 型少油斷路器，比較其計(jì)算參數(shù)和裝設(shè)地18點(diǎn)電氣條件后得知，所選斷路器合格。 7.2.2 高壓隔離開關(guān)的選擇 由于隔離開關(guān)主要是用于隔離而不是分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和短路電流，因此，只需要選擇其額定電壓和額定電流，校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可選擇 GN6-10T/600 高壓隔離開關(guān)。選擇計(jì)算結(jié)果列于表 7.1 中。表 7.1 高壓隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)表GN6-10T/600 裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件序號(hào) 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 選擇要求 項(xiàng)目 數(shù)據(jù)結(jié)論1 NU10kV ?.WNU10kV 合格2 In600A CI465A 合格3 max52kA(3)shi32.76A 合格42T200 2kAS2imaT??13.5 2kAS合格7.2.3 電流互感器的選擇電流互感器用于計(jì)量和保護(hù)。一般情況下，計(jì)量用的電流互感器變比的選擇應(yīng)使其一次額定電流 不小于線路中的計(jì)算電流 。1nI cI動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 式（7.4）12esNshKIi??熱穩(wěn)定校驗(yàn) 式（7.5）(3)()t imat?以小球磨車間為例，額定電壓為 0.4kV，額定電流為 465A，選變比為 400/5A的 LQJ-10 型電流互感器， =160， =75，t=1s，0.5 級(jí)二次繞組的est=0.4 。2nZ?① 準(zhǔn)確度校驗(yàn) 2250.41NSIZVA???()iNWLTUR??= 2(0.3)[/(532.)01]??= 271?滿足準(zhǔn)確度要求。② 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 160.4.90.58.esNshKI IkA?????滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。③ 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 22(3)2 21()(75.)1.13.5tN imaI ITkS???滿足熱穩(wěn)定要求。所以選擇 LQJ-10 400/5A 型電流互感器滿足要求。 197.3 配電所高壓開關(guān)柜的選擇高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。高壓開關(guān)柜有固定式和手車式（移可式）兩大類型。由于本設(shè)計(jì)是 10kV 電源進(jìn)線，則可選用較為經(jīng)濟(jì)的固定式高壓開關(guān)柜，這里選擇 KYN28A-12(Z)型.低壓開關(guān)柜選擇 GGD3 型。208 變壓器的繼電保護(hù)8.1 概述供配電系統(tǒng)的電力變壓器有總降壓變壓器和車間變電所或建筑物變電所的配電變壓器，其常見的故障分短路故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)兩種。按 GB50062—92《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置：① 繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路；② 繞組的匝間短路；③ 外部相間短路引過的過電流；④ 中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點(diǎn)過電壓；⑤ 過負(fù)荷；⑥ 油面降低；⑦ 變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。對于高壓側(cè)為 6～10kV 的車間變電所及小型工廠變電所主變壓器來說，通常裝設(shè)有電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)；如過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不大于 0.5s 時(shí)，可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在 800kVA 及以上的油浸式變壓器和 400kVA 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，還需裝設(shè)氣體繼電保護(hù)（又稱瓦斯保護(hù)） 。如兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器容量（單臺(tái)）在 400kVA 及以上，以及雖為單臺(tái)運(yùn)行但又作為備用電源用的變壓器有可能過負(fù)荷時(shí)，還需裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)及瓦斯保護(hù)在輕微故障時(shí)（通稱“輕瓦斯” ） ，動(dòng)作于信號(hào)，而其它保護(hù)包括瓦斯保護(hù)在嚴(yán)重故障時(shí)（通稱“重瓦斯” ） ，一般均動(dòng)作于跳閘。對于高壓側(cè)為 35kV 及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，一般也裝設(shè)過電流保護(hù)，電流速斷保護(hù)和氣體繼電保護(hù)。在有可能過負(fù)荷時(shí)，也裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。但如果單臺(tái)運(yùn)行的變壓器容量在 10000kVA 及以上，兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器容量（單臺(tái)）在 6300kVA 及以上時(shí)，則要求裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)來取代電流速斷保護(hù)。8.2 變壓器電流保護(hù)的接線方式兩相兩繼電器式接線適用于相間短路保護(hù)，對 Yyno 連接的變壓器，二次側(cè)發(fā)生單相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)裝置的穿越電流僅為二次側(cè)的 1/3（設(shè)變壓器變比為1） ，保護(hù)靈敏度只有相間保護(hù)的 1/3。對 Yd11 連接的變壓器二次側(cè) a,b，兩相短21路，流經(jīng)保護(hù)裝置的穿越電流僅為二次側(cè)的 。保護(hù)靈敏度也將降低。1/3兩相一繼電器式接線的保護(hù)靈敏度隨保護(hù)種類而異，但 Yyno 連接的變壓器二次側(cè)發(fā)生單相短路和 Yd11 連接的變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)裝置不動(dòng)作，因此，該連接方式不能用于 Yyno 連接和 Yd11 連接的變壓器的電流保護(hù)。8.3 繼電保護(hù)配置在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、氣體繼電保護(hù)。8.3.1 變壓器的過電流保護(hù)① 對于由外部相間短路引起的過電流，保護(hù)應(yīng)裝于下列各側(cè)：1) 對于雙線圈變壓器，裝于主電源側(cè)2) 對三線圈變壓器，一般裝于主電源的保護(hù)應(yīng)帶兩段時(shí)限，以較小的時(shí)限斷開未裝保護(hù)的斷路器。當(dāng)以上方式滿足靈敏性要求時(shí)，則允許在各側(cè)裝設(shè)保護(hù)。各側(cè)保護(hù)應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。3) 對于供電給分開運(yùn)行的母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護(hù)外，還應(yīng)在每個(gè)供電支路上裝設(shè)保護(hù)。4) 除主電源側(cè)外，其他各側(cè)保護(hù)只要求作為相鄰元件的后備保護(hù)，而不要求作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。5) 保護(hù)裝置對各側(cè)母線的各類短路應(yīng)具有足夠的靈敏性。相鄰線路由變壓器作遠(yuǎn)后備時(shí)，一般要求對線路不對稱短路具有足夠的靈敏性。相鄰線路大量瓦斯時(shí)，一般動(dòng)作于斷開的各側(cè)斷路器。如變壓器高采用遠(yuǎn)后備時(shí)，不作具體規(guī)定。6) 對某些稀有的故障類型（例如 110kV 及其以上電力網(wǎng)的三相短路）允許保護(hù)裝置無選擇性動(dòng)作。② 定時(shí)限過電流保護(hù)的接線方式和工作原理當(dāng)變壓器發(fā)生短路時(shí)，通過線路的電流使流經(jīng)繼電器的電流大于繼電器的動(dòng)作電流，電流繼電器 KA 瞬時(shí)動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器 KT 線圈得電，其觸點(diǎn)經(jīng)一定延時(shí)后閉合，使中間繼電器 KM 和信號(hào)繼電器 KS 動(dòng)作。KM 的常開觸點(diǎn)閉合，接通斷路器跳閘線圈 YR 回路，斷路器 QF 跳閘，切除短路故障線路。KS動(dòng)作，其指示牌掉下，同時(shí)其常開觸點(diǎn)閉合，起動(dòng)信號(hào)回路，發(fā)出燈光和音響信號(hào)。接線圖如圖 8.1。③ 保護(hù)整定計(jì)算變壓器過電流保護(hù)繼電器的動(dòng)作電流為22式（8.1）. 1(.53)relwOPKANiII??式中， I1N—為變壓器一次側(cè)額定電流；Krel—可靠系數(shù)；KW—接線系數(shù)；Kre—返回系數(shù)；Ki —為電流互感器的變比。變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè) ，一般取 0.5-0.7s。tA靈敏度按下式校驗(yàn) 式（8.2）(2)'.min15KsoplI??式中， —為變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相短路時(shí)一次(2)'.minKI側(cè)的穿越電流。8.3.2 變壓器的電流速斷保護(hù)① 電流速斷保護(hù)的接線和工作原理電流速斷保護(hù)是一種不帶時(shí)限的過電流保護(hù)，實(shí)際中常與過電流保護(hù)配合使用。接線圖如圖 8.1。當(dāng)線路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器的電流大于電流速斷的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，接通信號(hào)繼電器 2KS 和中間繼電器KM 回路，KM 動(dòng)作是斷路器跳閘，2KS 動(dòng)作表示電流速斷保護(hù)動(dòng)作，并起動(dòng)信號(hào)回路發(fā)出燈光和音響信號(hào)。② 整定計(jì)算由于電流速斷保護(hù)動(dòng)作不帶時(shí)限，為了保護(hù)速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，在下一級(jí)線路首端發(fā)生最大短路電流時(shí)，電流速斷保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作，既速斷保護(hù)動(dòng)作電流 ，從而，速斷好漢繼電器的動(dòng)作電流整定值為.maxoplkI?式（8.3）. .maxrelwKAkiI?式中， —為線路末端最大三相短路電流；.axkI—為可靠系數(shù)；DL 型繼電器取 1.3，GL 型繼電器取 1.5；rel—為接線系數(shù)；w—電流互感器變比。iK靈敏度校驗(yàn)只能用線路首端最小兩相短路電流 校驗(yàn)，即(2)'.minKI式（8.4）(2)'.min1.5KSoplI??23過電流保護(hù)由保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限實(shí)現(xiàn)選擇性，電流速斷保護(hù)由保護(hù)的動(dòng)作電流實(shí)現(xiàn)選擇性，在電流速斷保護(hù)區(qū)內(nèi)，電流速斷保護(hù)為主保護(hù)，過電流保護(hù)為輔助保護(hù)，在電流速斷保護(hù)的死區(qū)內(nèi)，過電流保護(hù)為基本保護(hù)。10KV1QS1QF1TA2TAT2QF2QS2YR2QF1YR1QF1KS信號(hào) KM信號(hào) 2KS1KT1KA2KA3KA4KA1TA2TA1KA2KA3KA4KAA相 過 電 流與 電 流 速 斷C相 過 電 流與 電 流 速 斷公 用 線直 流 操 作 電源 及 熔 斷 器定 時(shí) 限過 電 流 保 護(hù)電 流 速 斷 保 護(hù)1QF跳 閘 回 路2QF跳 閘 回 路去 信 號(hào)1KS2KS+WS+WC -WC1KA21KT3KA4KAKM1K21QF2F1YR2YR1KS2KSKM1KT圖 8.1 變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖8.3.3 變壓器的氣體繼電保護(hù)（瓦斯保護(hù)）氣體繼電保護(hù)，又稱瓦斯保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護(hù)裝置。按 GB50062—92 規(guī)定，800kVA 及以上的一般油浸式變壓器和400kVA 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)。氣體保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上。為了使變壓器內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，要求變壓器安裝應(yīng)取 1%～1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時(shí)，聯(lián)通管對油箱頂蓋也有 2%～4%的傾斜度。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體較少，氣體緩慢上升，聚集在氣體繼電器容器上部，使繼電器內(nèi)油面下降，上開口油杯露出油面，上開口油24杯因其產(chǎn)生的力矩大于平衡錘的力矩而處于下降位置，上干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，稱為輕瓦斯動(dòng)作。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量氣體，油汽混合物迅猛地從油箱通過連通管沖向油枕，在油汽混合物沖擊下，氣體繼電器擋板被掀起，使下開口油杯下降上，下干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘信號(hào)，使斷路器跳閘，稱為重瓦斯動(dòng)