机械工厂供电系统设计

机械工厂供电系统设计 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 课 程 设 计 说 明 书 题目:机械工厂供电系统设计 二级学院(直属学部): 延陵学院 专业:电气工程及其自动化 班级: 10电Y1 学生姓名: 叶翔 学号: 10120731 指导教师姓名: 柴济民 职称: 讲师 2013 年 6 月 1 目录 第一章 绪论 ......................................................................................................................... 4 1.1工厂供电的意义 ..................................................................................................... 4 1.2设计任务及设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .............................................................................................. 6 第二章 负荷计算及功率补偿............................................................................................. 10 2.1负荷计算的内容和目的 ........................................................................................ 10 2.2负荷计算的方法 ................................................................................................... 10 2.2功率因素的补偿(放电电阻值) ......................................................................... 24 第三章 变电所一次系统设计............................................................................................. 27 3.1 变电所的配置 ....................................................................................................... 27 3.2变压器的选择 ....................................................................................................... 29 3.2.1 变压器型号选择 ......................................................................................... 29 3.2.2 变压器台数和容量的确定 ......................................................................... 29 3.3全厂变电所主结线设计 ........................................................................................ 30 3.3.1 对变电所主结线的要求 ............................................................................. 30 3.3.2 变电所主接线方案 ..................................................................................... 30 3.4变电所的布置和结构设计 .................................................................................... 30 3.4.1 变电所的布置设计 ..................................................................................... 30 3.4.2 变电所的结构设计 .................................................................................. 32 第四章 电气设备选择 ........................................................................................................ 37 4.1短路电流计算 ....................................................................................................... 37 4.2电气设备选择 ....................................................................................................... 46 4.21 电气设备选择原则 ...................................................................................... 46 4.22高压电气设备的选择 .................................................................................. 47 4.23低压电气设备的选择 .................................................................................. 49 第五章 电力变压器继电保护设计 .................................................................................... 53 5.1电力变压器继电保护配置 .................................................................................... 53 5.2电力变压器继电保护原理图设计 ......................................................................... 53 5.3电力变压器继电保护整定计算 ............................................................................ 54 第六章 厂区线路设计 ........................................................................................................ 57 2 6.1电力线路的接线方式 ............................................................................................ 57 6.2电力线路的结构 ................................................................................................... 57 6.3导线和电缆的选择................................................................................................ 57 6.31导线和电缆型号的选择原则: ................................................................... 57 6.32高压导线选择 .............................................................................................. 60 6.33低压导线选择 .............................................................................................. 61 6.3.4母线的选择................................................................................................. 63 6.4厂区照明设计 ....................................................................................................... 65 第七章 小结 .................................................................................................................... 66 参考文献 ............................................................................................................................ 67 附录1设备材料表 ............................................................................................................. 68 3 第一章 绪论 1.1工厂供电的意义 工厂供电,就是指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和劢力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自劢化。因此,电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和劢力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小，除电化工业外，。电能在工业生产中的重要性,幵不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳劢生产率,降低生产成本,减轻工人的劳劢强度,改善工人的劳劢条件,有利于实现生产过程自劢化。从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。 因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。变电所是电力系统的一个重要组成部分,由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成,他从电力系统取得电能,通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。工厂供电,就是指工厂所需电能的供应 4 和分配,亦称工厂配电。众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和劢力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自劢化。因此,电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 电能在工业生产中的重要性,幵不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳劢生产率,降低生产成本,减轻工人的劳劢强度,改善工人的劳劢条件,有利于实现生产过程自劢化。从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。 因此,做好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。 电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和劢力,但是它在产品成本中所占比例一般很小，除电化工业，在工业生产中的重要性,幵不在于在产品成本或投资总额所占比重多少,而在于工业生产实现电气化后可以大大增加产量,减轻工人劳劢强度,降低生产成本,提高产品质量,提高劳劢生产率,改善工作条件,有利于实现生产过程自劢化。另一方面,如果工厂电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重后果。因此做好工厂供电工作对发展工业生、实现工业现代化都 5 具有极其重要的意义,对于节约能源、支援国家经济建设同样也具有重大意义。 本设计为工厂变电所设计,对在工厂变电所设计中的若干问题如负荷计算,三相短路分析,短路电流计算,高低压设备的选择与校验,防雷与接地,变电所的过电压保护,计量无功补偿等几方面的设计进行了阐述。 工厂供电工作要很好为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需要,同时做好节能工作,要从以下基本要求做起: ，1，安全 在电能的供应、分配和利用过程中,不应发生人生事故及设备事故。 ，2，可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 3，优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。 ， ，4，经济 供电系统投资要尽量少,运行费要低,尽可能节约电能和减少有色金属消耗。 1.2设计任务及设计方案 一、课程设计题目:机械工厂供电设计 二、设计要求: 满足电力负荷对供电的要求,符合个有关供电规程。 三、原始资料: 1.工厂总平面图，参见附图，。 6 2.各车间用电设计资料，参见附表， 3.电源情况: ，1，电源电压等级:10千伏 ，2，电源线路:用一回架空非丏业线向本厂供电,导线型号为LJ-70,线路长度为5公里,线路走向参看工厂总平面图。 ，3，电源变电所10千伏母线Sk.max=300MVA,Sk.min=200MVA。 ，4，电源变电所10千伏引出线继电保护的整定时限为1.6秒。 4,全厂功率因素要求不低于《供用电规程》。 5.计量要求高供高量。 6.二部电价制收费: ，1，电度电价为0.058元/度。 ，2，设配容量电价4元/千伏安、月，或最高量电价6元/千瓦、月，。 7.工厂为二班制生产,全年工作时数4500小时,最大负荷利用小时3500小 时，均为统计参考值，。 8.厂区内低压配电线路允许电压损失3.5~5%。 9,本地气象、地壤等资料: ，1，海拔高度9.2米。 ，2，最热月平均温度28.4?。 ，3，最热月平均最高温度32.2?。 ，4，极端最高温度38.5?。 7 ，5，极端最低温度-15.5?。 ，6，雷暴日数35.6日/年。 ，7，最热月地下0.8米的平均温度27.4? 四、设计仸务: 1,设计说明 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 书一仹。 在设计说明计算书中应包括以下主要部分: 各车间与全厂的负荷计算,功率因素的补偿，放电电阻值，。 变，配，电所位置的确定,变压器的数量、容量的决定。 全厂供电系统的接线方式与变电所主结线的确定。 高气压电气设备与导线电缆的选择。 短路电流的计算与前期设备的校验。 继电保护整定计算。 2.设计图纸: ，1，变，配，电所主结线图一张，或将高、低压分开画两张，。 ，2，工厂变配电所和电力线路平面布置图一张。 ，3，继电保护原理接线图一张。 3.主要设备材料表一仹。 五,设计时间: 设计时间定为两周。 8 说明:若课程时间为一周半,继电保护整定计算及变配电所平剖面布置图不 做。 9 第二章 负荷计算及功率补偿 2.1负荷计算的内容和目的 (1) 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。 (2) 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。 (3) 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电电能消耗量。 2.2负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计采用需要系数法确定。 主要计算公式有: 有功计算负荷(kW) P,KPcde 2-1 无功计算负荷(kvar) Q,Ptan,cc 2-2 Pc视在负荷计算(kV?A) S,ccos, 2-3 10 Sc 计算电流(A) I,c3UN 2-5 表2-1 第四车间各用电设备组的分组及负荷计算数据 ?P S Q? Q cc I Pcc 设备tan K ,cos (kW) d(kva(kvar(kVA, 计算内容 名称 (kW) (A) r) ) ) 空气 0.25 0.60 1.33 27.75 36.91 46.18 70.18 锤 电阻 0.7 0.98 0.2 3105 6.3 32.12 48.81 炉 第 齿轮 油四 泵, 0.8 0.8 0.75 31.04 23.28 38.8 58.97 车 各设通风间 备组机 变 计算 1T电焊负荷 0.35 0.60 1.33 7.9 10.5 13.14 19.97 计机 算 砂轮负0.6 0.75 0.88 10.8 9.504 14.39 21.87 机 荷 起重15.75 0.15 0.5 1.73 9.123 18.32 27.71 机 8 轴轮 0.8 0.8 0.75 6.4 4.8 8 12.16 风机 11 1T 低压 侧负 荷 112.0224.6 96.37 147.80 (同 6 2 时系 数为 0.9 ) 变压 器 2.218.86 1T 7 8 的损 耗 变压 器 1T 114.2105.2236.0 155.35 高压 77 38 9 侧计 算负 荷 第四车间(锻工) ? 空气锤: ，，，P=KP=0.25(155+122+2×17)=27.75kW d1c1e1总 ，Q=P?tan,=27.751.33=36.91kvar c1c11 12 22(P，Q)S==46.18kVA c1c1c1 Sc1I==70.18A c13UN ? 电阻炉 ，P=KP=0.745=31.5kW c2d2e2总 ，Q=P)tan=31.50.2=6.3kvar ,c2c22 22(P，Q)S==32.12kVA c2c2c2 S2cI==48.81A c23UN ? 轮油泵，通风机: ，，，P=KP=0.8(81.6+213)=31.04kW c3d3e3总 ，Q=P)tan=31.040.75=23.28kvar ,c3c33 22(P，Q)S==38.8kVA c3c3c3 S3cI==58.97A c33UN ? 电焊机 ,65%N，，P=KP=KP=2×0.35=7.9kW 14c4d4d4Ne4总,100%65% Q=P)tan=7.9×1.33=10.5kvar ,c4c44 22(P，Q)S==13.14kVA c4c4c4 S4cI==19.97A c43UN ? 砂轮机 13 P=KP=0.6×18=10.8kW c5d5e5总 Q=P)tan=10.8×0.88=9.504kvar ,c5c55 22S==14.39kVA (P，Q)c5c5c5 S5cI==21.87A c53UN ? 起重机 ,25%Na，P=KP==17.5 17.5e6d6N25%,25% ,40%Nb，P=KP=8.6=10.88 e6d6N,25%40% ,40%Nb，P=KP=4.22=5.34 e6d6N,25%40% P=KP=KP=0.15×(17.5+3×10.88+2×5.34)=9.123kW c6d6d6Ne6总 Q=P)tan=9.123×1.73=15.78kvar ,c6c66 22(P，Q)S==18.23kVA c6c6c6 S6cI==27.71A c63UN ? 轴流风机 ，，P=KP=0.8(100.8)=6.4 kW c7d7e7总 ，Q=P)tan,=6.40.75=4.8kvar c7c73 22(P，Q)S==8kVA c7c7c7 S7cI==12.16A c73UN 14 取同时系数为0.9，则总的计算负荷为: 7 P=K=0.9，(27.75+31.5+31.04+7.9+10.8+9.123+6.4)=112.06kW P,q,ccii,1 7 ，Q=K=0.9(36.91+6.3+23.28+10.5+9.504+15.78+4.8)=96.37kvar Q,q,ccii,1 22S==147.80kVA (P，Q)ccc ScI==224.62A c3UN 损耗: ? P=0.015S=0.015，147.80=2.217kW c总 ? Q=0.06S=0.06，147.80=8.868kvar c总 1T高压侧计算负荷: P=P+?P=112.06+2.217=114.277kW cc高 Q=Q+?Q=96.37+8.868=105.238kvar cc高 22(P，Q)S==155.35kVA c高c高c高 S高cI==236.09A c高3UN 表2-2 第五车间各用电设备组的分组及负荷计算数据 ?P S? Q cIP Q ccc设备tan K ,Cos 计算内容 (kW) d(kvar(kVA, 名称 (kW) (kvar) (A) ) ) 15 清砂 机、 混砂 机、67.8128.8 0.8 0.8 0.75 50.88 84.8 4 8 碎铁 机、 筛砂 机、 鼓风42.2 0.82 0.8 0.75 31.68 52.8 80.24 各设机 4 备组 车化铁计算 间0.65 0.75 0.88 8.84 7.78 11.78 17.90 炉加负荷 变料机 1T 电阻计0.8 0.98 0.75 17.6 13.2 22 33.43 炉 算 负皮带 荷 0.65 0.75 0.88 8.84 7.78 11.78 17.90 运输 机 单梁 0.35 0.5 1.73 2.56 4.42 5.11 7.77 行车 1T 低压 侧负133.256.9 104.17 169.04 荷13 0 (同 时系 数为 16 0.9 ) 变压 器 2.54 10.14 1T 的损 耗 变压 器 1T 135.269.6 114.31 177.41 高压 67 2 侧计 算负 荷 第五车间(铸工) ,清砂机、混砂机、碎铁机、筛砂机、空压机、砂轮机: ，P=KP=0.8(10×1.7+3×4.6+6×2.8+6×1.7+22+10×0.5)=67.84kW d1c1e1总 ，Q=P?tan=67.84,=50.88kvar 0.75c1c11 22(P，Q)S==84.8kVA c1c1c1 S1cI==128.88A c13UN -,鼓风机 17 P=KP=0.8，=42.24kW (6×2.8+28+8×1.0)c2d2e2总 Q=P)tan=42.24，0.75=31.68kvar ,c2c22 22S=(P，Q)=52.8kVA c2c2c2 S2cI==80.24A c23UN ? 化铁炉加料机; ，，P=KP=0.65(81.7)=8.84kW c3d3e3总 ，Q=P)tan=8.840.88=7.78kvar ,c3c33 22(P，Q)S==11.78kVA c3c3c3 S3cI==17.90A c33UN ?管型、箱型电阻炉: ，P=KP=0.8=17.6kW (6×1+8×2)c4d4e4总 Q=P)tan=17.6×0.75=13.2kvar ,c4c44 22(P，Q)S==22kVA c4c4c4 S4cI==33.43A c43UN ?皮带运输机: P=KP=0.65×(8×1.7)=8.84kW c5d5e5总 Q=P)tan,=8.84×0.88=7.78kvar c5c55 22(P，Q)S==11.78kVA c5c5c5 18 S5cI==17.90A c53UN ?3吨单梁行车: P=KP=KP=0.35×7.3=2.56kW c6d6d6Ne6总 Q=P)tan=2.56×1.73=4.42kvar ,c6c66 22S=(P，Q)=5.11kVA c6c6c6 S6cI==7.77A c63UN 取同时系数为0.9，则总的计算负荷为: 6 ，P=KP=0.9(67.84+42.24+8.84+17.6+8.84+2.56)=133.13kW ,q,ccii,1 6 ，QQ=K=0.9(50.88+31.68+7.78+13.2+7.78+4.42)=104.17kvar ,q,ccii,1 22S=(P，Q)=169.04kVA ccc ScI==256.90A c3UN 损耗: ，? P=0.015S=0.015169.04=2.54kW c总 ，? Q=0.06S=0.06169.04=10.14kvar c总 1T高压侧计算负荷: P=P+?P=133.13+2.54=135.67kW cc高 Q=Q+?Q=104.17+10.14=114.31kvar cc高 19 22(P，Q)S==177.41kVA c高c高c高 S高c==269.62A Ic高3UN 表2-3 全厂各车间用电设备组计算如下 K Q S I Pd计算内设备cccc 容 名称 tan(kW) (kvar) ?P ?Q ，kVA，A， , ， (kW) (kvar ) 0.2 1.73 101.0174.82 201.92 306.8第 冷加 5 7 工机 一 床 车 组 0.10.73 1.44 1.05 2.88 4.36 间 砂轮 6 组 0.11.73 12.71 21.99 25.40 38.60 吊车 5 组 1T 102.0175.28 202.83 308.1 7 7 低压 侧负 荷 ，同 时系 数为 0.9 ， 0.2 1.73 103.6178.07 206.05 316.2 第 冷加 8 工机 20 二 床 0.7 0.83 172.4143.16 224.15 340.5车 造型 8 6 机 间 0.31.33 3.95 5.25 43.21 65.65 焊机 5 0.5 2.99 3.39 7.76 8.47 12.87 变压 器 0.2 1.73 6.12 10.59 12.23 18.59 吊车 315.53 365 498.5 183.41T 83 低压 侧负 荷 0.7 0.2 262.852.57 268.06 407.2第 电阻 5 8 炉组 三 0.70.75 135.7 101.77 169.62257.7水车 5 5 5 3 泵, 间 风机 组 0.2 1.33 10.8 14.364 17.91 27.31 起重 机组 0.9 0.57 143.1 81.567 176.71250.2电 4 6 弧, 熔炉 组 0.11.73 17.4 30.102 34.77 52.83 小批 4 量生 产加 工组 21 0.7 0 30.6 0 30.6 46.49 干燥箱 1T 540.4252.25 596.42 906.1 05 9 低压侧负荷 0.5 1.33 27.75 36.91 46.16 70.18 第 空气锤 四 0.80.2 31.05 6.3 32.12 48.18 电阻车 5 炉组 间 0.8 0.75 31.04 23.28 38.8 58.97 齿 轮,油 泵,通风机 0.31.33 7.9 10.5 13.14 19.9 电焊 5 机 0.6 0.73 10.8 9.504 14.39 21.87 砂轮机 0.21.73 9.123 15.758 18.32 27.71 起重 5 机 0.8 0.8 6.4 4.8 8 12.16 轴轮风机 1T 112.096.37 147.80 224.6 6 2 低压侧负荷 22 0.8 0.75 58.72 44 73.4 111 第 清砂 机, 五 混砂 车 机, 碎铁间 机, 筛砂 机 0.80.75 42.24 31.68 52.8 80.24 鼓风 2 机 0.60.75 8.84 7.78 11.78 17.9 化铁 5 炉加 料机 0.8 0.75 17.6 13.2 22 33.43 电阻 炉 0.68.84 7.78 11.78 17.90 皮带0,8 5 8 运输 机 0.31.73 2.56 4.42 5.11 7.77 单梁 5 行车 1T 133.1104.17 169.04 256.9 3 0 低压 侧负 荷 965.4852.41 1287.81956.低压侧 1 7 72 总计 ，0.9 ， 23 2.2功率因素的补偿(放电电阻值) 无功功率补偿:功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 1、功率因数产生的原因及对供配电系统的影响 功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。用户中绝大多数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于0.9，需要进行无功功率补偿，提高功率因数。 感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加和供电设备利用率降低等不良影响。所以要求电力用户功率因数必须达到一定值，低于某一定值就必须进行补偿。 2、提高功率因数的方法 (1)提高自然功率因数 ?合理选择电动机的规格、型号; ?防止电动机长时间空载运行; ?保证电动机的检修质量; ?合理选择变压器的容量; ?交流接触器的节电运行。 (2)人工补偿功率因数 ?并联电容器人工补偿; ?同步电动机补偿; ?动态无功功率补偿; ?调相机补偿。 3、并联电容器补偿容量的确定 (1)采用固定补偿 24 在变电所6-10KV高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，其补偿容量按下式计算 错误～未找到引用源。 2-6 式中错误～未找到引用源。—补偿容量，错误～未找到引用源。—平均有功负荷， 错误～未找到引用源。—补偿前平均功率因数角的正切值 错误～未找到引用源。—补偿后平均功率因数角的正切值 (2)采用自动补偿 在变电所0.38KV母线上进行补偿是，都采用自动补偿 Qcc=Pc(tanφ1-tanφ2) 2-7 功率补偿: P=k(p+p+p+p+p)=0.9，(103.6+183.483+540.405+112.06+133.13)=965.4c12345 8KW q=k(q+q+q+q+q)=0.9，(178.07+315.53+252.35+96.37+104.17)=851.84Kc12345 Var s=1287.55KVA c 1,cos==0.73 av1krlQC1，()2kalPC 0.73<0.9,应补偿到0.9 ,,，，，Qc.c.=Kalpc(tg-tg)=0.73965.48(tgarccos0.75-av1av tgarccos0.95)=389.92Kvar 查表A-2，选用BCMJ-20-1型电容器，需要的数量为: 25 Q389.92c.c n===19.5 实际取21台 20Qnc Q2021=420kvar ，c.c实 采用低压自动补偿: 2'22 S,P，(Q,Q),965.48，(851.84,420),1065.98kVA c1cccc11. '',P,0.015S,15.99kW TC '' ,Q,0.06S,63.96kvarTC 高压侧总的负荷计算为: '''P,P，,P,965.48，15.99,981.47kW ccT21 ''' Q,Q，,Q,(851.84,420)，63.96,515.8kvarccT21 22''' S,P，Q,1088.12kVAc2c2c2 'Pc2'cos,,,0.902,0.9 符合要求 'Sc2 选两台变压器 'S,(0.6~0.7)S,(0.6~0.7)，1088.12,652.872~761.684kVA c2N S,965.48kVA N 选用两台均为1000kVA变压器 型号S9—1000/10 26 第三章 变电所一次系统设计 3.1 变电所的配置 1.变电所的类型: 机械加工厂需要的电压等级是10KV，根据负荷计算该厂需要设计一座全厂变电所和一个车间独立变电所。 变电所的位置: 根据经济最省和靠近负荷中心的原则我把变电所设置在第三车间上方这样采用电缆这样在进线就可以节约空间而且易于维护。 变电所个数:2个。一个是全场变，因为第二车间所需容量超过320KVA，所以需要一个单独的车间变。 2.负荷中心的确定: P2c负荷圆的半径为r=，取K=2kW/mm，则: K, P1X1，P2X2，P3X3，P4X4，P5X5X==P1，P2，P3，P4，P5 103.68，5.1，183.483，4.9，540.405，10.2，112.06，9.7，133.13，13.48 103.68，183.483，540.405，112.06，133.13=9.15cm P1Y1，P2Y2，P3Y3，P4Y4，P5Y5Y==P1，P2，P3，P4，P5 103.68，6.9，183.483，2.4，540.405，6.8，112.06，3.3，133.13，3.1 103.68，183.483，540.405，112.06，133.13 =5.23cm 27 负荷中心 3-1负荷中心示意图 28 3.2变压器的选择 3.2.1 变压器型号选择 根据国家的新的节能标准该机械厂变电所的变压器使用最新节能型号，故选用S9系列的变压器。 3.2.2 变压器台数和容量的确定 选单台变压器时，其额定容量SN应能满足全部用电设备的计算负荷SC，考虑负荷发展应留有一定的容量裕度，并考虑变压器的经济运行，即 S?(1.15~ 1.4)SC 3-1 N 选用两台主变压器时，其中任意一台主变压器容量S应同时满足下列两个条N 件。 ?任一台主变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%-70%的要求，即 S=(0.6 ~0.7)Sc N 3-2 ?任一台主变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷S(?+?)的需C要，即 S? S(?+?) NC 选两台变压器 'S,(0.6~0.7)S,(0.6~0.7)，1088.12,652.872~761.684kVA c2N S,965.48kVA N 选用两台均为1000kVA变压器 型号S9—1000/10 29 3.3全厂变电所主结线设计 3.3.1 对变电所主结线的要求 变电所主接线应满足以下基本要求: 安全:主接线的设计应符合国家标准有关技术规范要求，能充分保证人身和设备的安全。 可靠:应满足用电单位对供电可靠性的要求。 灵活:能适应各种不同运行方式，操着检修方便。 经济:在满足以上要求的前提下，主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低，一般情况下，应考虑节约电能和有色金属的消耗。 3.3.2 变电所主接线方案 为了满足用户的用电要求和满足用电可靠性以及满足经济最省。 轻负荷时可以停用其中一台，当其中一台变压器因故障或需要检修时，接于该段母线上的负荷，可以通过闭合母线联络(分段)开关6QF来获得电源，提高了供电可靠性。 3.4变电所的布置和结构设计 3.4.1 变电所的布置设计 变电所的布置形式有户内，户外和混合式3种。户内式变电所将变压器，配电装置安装于室内，工作条件好，运行管理方便;户外式变电所将变压器，配电装置全部安装在室外。该机械厂设计成户内式，采用单层布置。布置主要包括变压器室，高压配电室，低压配电室，值班室，消防室，和工具间等 30 对变电所布置的要求: (1)室内布置应紧凑合理，便于值班人员操着，检修，试验，巡视和搬运，配电装置应满足最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的可能。 (2)合理布置变电所各室位置，高压配电室，电压配电室与变压器室相邻，高低压配电室的位置应便于出进出线，值班室的位置应便于运行人员工作管理。 (3)变压器的设置应避免日晒，控制室尽可能利用自然采光和通风。 (4)配电室的设置应符合安全和防火要求，对气器设备载流部分应采用金属网隔离。 (5)高低压配电室，变压器室门应该向外开启，相邻的配电室的门应该能够双向开启。 (6)变电所内不允许采用可燃材料装饰，不允许热力管道，可燃气体管等各种管道从变电所内经过。 具体布局如图3-1. 图3.1 变电所布局 31 3.4.2 变电所的结构设计 ? 变压器室 变压器机构设计要考虑变压器的安装方式，变压器的推进方式，进线方式，进线方向，高压侧进线开关，通风，防火安全及变压器的容量和外形尺寸等。 变压器外轮廓与墙面的净距 —1 油浸式变压器外轮廓与四周墙壁最小净距如表3 变压器容量(KVA) 变压器外轮廓与后壁，侧壁净距(m) 0.6 0.8 变压器外轮廓与门得距离(m) 0.8 1.0 表3—1油浸式变压器外轮廓与变压器室墙壁和门的最小净距 32 ? 变压器室的通风 变压器室一般采用自然通风，只设通风窗(不设采光窗)。进风窗设在变压器室前门的下方，出风窗设在变压器室的上方，并应有防止雨雪及蛇鼠虫等从门，窗机电缆沟进入室内的设施。通风窗的面积根据变压器的容量，进风温度及变压器重心标高至出风窗中心标高的距离等因数确定。按通风要求，变压器室的地坪又抬高和不抬高两种形式。 变压器的常、宽、高分别为:1975mm，1395mm，1902mm，为方便画图，将各个尺寸进行取整为2000mm，1400mm，2000mm。其中变压器的推进方式为宽进。 图3.3 变压器的通风图 33 3.储油室 选用油浸式变压器时，应设置容量100%变压器油量的储蓄次，通常的做法是在变压器的油坑内设置厚度大于250mm的鹅卵石层，卵石层底下设置储油池，砌有两道高出池面得放置变压器的基础。(储油室无需设计。) 4.变压器的推面 变压器推面有宽面推进和窄面推进两种。宽面推进时，变压器的低压侧宜朝外;窄面推进是，变压器的油枕宜朝外。一般变压器室的门比变压器推进宽0.5m，变压器室的门是朝外开。 5.变压器的防火 设置储油池或挡油设施时防火措施之一，可燃油油浸式变压器室的耐火等级应为一级，非燃或难燃介质的电力变压器室耐火等级不应低于二级。此外，变压器室内的其他设施如通风窗材料等应使用非燃材料。 具体的设计如图3-3变压器室的配置图: 图3.4变压器室的配置图 34 6.高压配电室的结构 高压配电室的结构主要取决于高压开关柜的数量，布置方式(单列或双列)，安装方式等因数，为了操着和维护的方便和安全，应保留有足够的操着和维护通道，考虑到发展还应留有适当数量的备用开关柜或备用位置。高压配电室各种通道的最小宽度如表3—2所示。 高压配电室的高度与开关柜形式及进出线情况有关，采用架空线是高度为4.2m以上，采用电缆进出线时，高压配电室高度为3.5m。开关柜下方宜设电缆沟，柜前或柜后宜设电缆沟，便于进出线电缆与柜内设备的连接，便于二次回路敷设。 表3—2高压配电室各种通道最小宽度 单位:mm 柜前维护通道 开关柜布置方式 柜后维护通道 固定式柜 手车式柜 单列布置 800 1500 单车长度+1200 双列面对面布置 800 2000 双车长度+900 双列背对背布置 1000 1500 单车长度+1200 靠墙布置 柜后与墙净距大于50，侧面与墙净距应大于200 高压配电室的门应向外开，相邻配电室之间油门时，应能双向开启，长度超过7m时应设两个门。高压配电室宜设不能开启的自然采关窗，并应设置防止雨雪，蛇鼠虫等从采光窗，通气窗，门电缆沟进入室内设施。 高压配电室的耐火等级不应低于二级。 具体的设计如图3-4高压配电室的配置图: 35 图3-4高压配电室的配置图 7.低压配电室 低压配电室的结构主要取决于低压开关柜的数量，尺寸，布置方式，安装方式等因数。 低压配电室内各种通道宽度不应小于表3—3。 表3—3低压配电室各种通道最小宽度 单位:mm 配电屏布置方式 屏前通道 屏后通道 单列布置 1500 1000 固定式 双列面对面布置 2000 1000 双列背靠背布置 1500 1500 单列布置 1800 1000 抽屉式 双列面对面布置 2300 1000 双列背靠背布置 1800 1000 低压配电室长度超过8m，两边各设置一个门，门向外开启，超过15m是应该再设置一个门。低压配电室高压配电室宜设不能开启的自然采关窗，并应设置防止雨雪，蛇鼠虫等从采光窗，通气窗，门电缆沟进入室内设施。 低压配电室的耐火等级不应低于三级级。 36 第四章 电气设备选择 4.1短路电流计算 在电力系统中短路种类主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接短路。短路发生的主要原因是电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏，运行人员不遵守操作规程发生的误操作以及鸟兽跨越在裸露导体上等。其中三相短路电力系统最严重的短路故障。然而其分析很难变化大，为了简化分析，假设成一个无限大容量系统来做分析。在计算短路电流的是采用标幺制表示，更简化了计算。做短路电流计算是为了正确地选择和校验各种电气设备、计算和整定保护短路的继电保护装置等。 _该厂电源进线采用一回架空线，型号为LJ70，线路长度为5km的线路供电根据表A-15，LJ-70导线，选择线间几何均距为1.25m，则其电抗值为 ,0.358/km LJ-70 5kM S=50MVA t=1.6s K 图4-1:电源进线图 其中变压器1T中的参数为1000kVA，阻抗电压U%=4.5 K 则供电系统的等效电路图如下图所示: 最大运行方式时:S=300MVA oc.max (a)最大运行方式一台变压器运行时的短路计算等效电路为: 37 图4-2:供电等效电路图 取基准容量S=100MVA，基准电压U=U,两个电压等级的基准电压分别为davd U=10.5kv,U=0.4kV,相应的基准电流为I,I,则各元件的电抗标幺值为: d2d1d1d2 1系统S: X*=S/S= 1oc.maxd3 4-1 1002，，线路1WL: X*=(X?L?S)/=0.3585,1.62 4-2 U20d1d210.5 ，变压器1T: X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-3 K3dN (1)K点的三相短路电流和容量的计算 1 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*= X*+ X*=0.333+1.62=1.953 K121 ? K1点所在电压等级的基准电源: 1003I=S/(U)=,5.5kA dd1d13，10.5 ? K1点短路电流的各量: 1I*=1/ X*==0.512 K1k11.953 38 ，i=I×I*=5.50.512=2.816kA K1k1d2 ，I=2.55×I=2.552.816=7.18kA sh.k1k1 ，S=S/ X*=1000.512=51.2MVA K1K1d (1)K点的三相短路电流和容量的计算 2 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*= X*+ X*+ X*=0.333+1.62+4.5=6.45 K1213 ? K点所在电压等级的基准电源: 2 1003I= S/(U)=,144.34kA d2d2d3，0.4 ? K点短路电流的各量: 2 1 6.45I*=1/X*==0.155 k2k2 ，，I= II*=144.340.155=22.37kA k2k2d2 ，，i=1.89I=1.8422.37=41.16kA sh.k2k2 ，S=S/X*=1000.155=15.5MVA k2k2d (b)最大运行方式两台变压器运行时的短路计算等效电路为: 39 图4-3:短路计算等效电路 取基准容量S=100MVA，基准电压U=U,两个电压等级的基准电压分别为davd U=10.5kv,U=0.4kV,相应的基准电流为I,I,则各元件的电抗标幺值为: d2d1d1d2 1系统S: X*=S/S= 1oc.maxd3 4-4 1002，，线路1WL: X*=(X?L?S)/=0.3585,1.62 4-5 U20d1d210.5 ，变压器1T: X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-6 K3dN ，变压器2T: X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-7 4KdN (1)K点的三相短路电流和容量的计算 1 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*= X*，X*=0.333+1.62=1.953 k121 ? K点所在电压等级的基准电源: 1 1003I=S/(U)=,5.5kA dd1d13，10.5 40 ? K点短路电流的各量: 1 I*=1/X*=1/1.953=0.512 k1k1 ，，I=II*=5.50.512=2.816kA k1k1d1 ，，i=2.55I=2.552.816=7.18kA sh.k1k1 ，S=S/X*=1000.512=51.2MVA k1k1d (2)K点的三相短路电流和容量的计算 2 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*,X*+X*+X*// X*=0.333，1.62，2.25,4.2 k22413 ? K点所在电压等级的基准电源: 2 1003I=S/(U)=,144.34kA dd2d23，0.4 ? K点短路电流的各量: 2 I*=1/X*=1/4.2=0.238 k2k2 ，，I=II*=144.340.238=34.37kA k2k2d2 ，，i=1.84I=1.8430.28=63.23kA sh.k2k2 ，S=S/X*=1000.238=23.8MVA k2k2d 最小运行方式时:S=200MVA oc.max (a) 最小运行方式一台变压器运行时的短路计算等效电路为: 41 图4-4:短路计算电路 取基准容量S=100MVA，基准电压U=U,两个电压等级的基准电压分别为davd U=10.5kv,U=0.4kV,相应的基准电流为I,I,则各元件的电抗标幺值为: d2d1d1d2 系统S: X*=S/S=0.5 4-8 1oc.maxd 1002，，线路1WL: X*=(X?L?S)/=0.3585,1.62 4-9 U20d1d210.5 ，变压器1T: X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-10 K3dN (1)K1点的三相短路电流和容量的计算 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*= X*+ X*=0.5+1.62=2.12 k121 ? K1点所在电压等级的基准电源: 1003I=S/(U)=,5.5kA dd1d13，10.5 ? K1点短路电流的各量: 1I*=1/ X*==0.472 k1k12.12 42 ，I=I×I*=5.50.472=2.596kA k1k1d2 ，i=2.55×I =2.552.596=6.6198kA sh.k1k1 ，S=S/ X*=1000.472=47.2MVA k1k1d (2)K点的三相短路电流和容量的计算 2 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*= X*+ X*+ X*=0.5+1.62+4.5=6.62 k2213 ? K点所在电压等级的基准电源: 2 1003I= S/(U)=,144.34kA d2d2d3，0.4 ? K点短路电流的各量: 2 1 6.62I*=1/X*==0.15 k2K1 ，，I= II*=144.340.15=21.65kA k2k2d2 ，，i =1.84I=1.8421.65=39.84kA sh.k2k2 ，S=S/X*=1000.15=15MVA k2k2d (c)最小运行方式两台变压器运行时的短路计算等效电路为: 43 图4-5:短路计算等效电路 取基准容量S=100MVA，基准电压U=U,两个电压等级的基准电压分别为davd U=10.5kv,U=0.4kV,相应的基准电流为I,I,则各元件的电抗标幺值为: d2d1d1d2 系统S: X*=S/S=0.5 4-11 1oc.maxd 1002，，线路1WL: X*=(X?L?S)/=0.3585,1.62 4-12 U20d1d210.5 ，变压器1T: X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-13 K3dN ，变压器2T: X*=( U%/100) (S/S)=4.5 4-14 4KdN (1)K1点的三相短路电流和容量的计算 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*= X*，X*=0.5+1.62=2.12 k121 ? K1点所在电压等级的基准电源: 1003I=S/(U)=,5.5kA dd1d13，10.5 ? K1点短路电流的各量: 44 I*=1/X*=1/2.12=0.472 k1k1 ，，I=II*=5.50.472=2.596kA k1k1d1 ，，I=2.552.596=6.6198kA i=2.55sh.k1k1 ， S=S/X*=1000.472=47.2MVA k1k1d (2)K点的三相短路电流和容量的计算 2 ? 计算短路回路总阻抗标幺值: X*,X*+X*+X*// X*=0.5，1.62，2.25,4.37 k22413 ? K2点所在电压等级的基准电源: 1003I=S/(U)=,144.34kA dd2d23，0.4? K2点短路电流的各量: 1 4.37I*=1/X*==0.23 k2k2 ，，I=II*=144.340.23=33.03kA k2k2d2 ，，i=1.84I=1.8433.03=66.77kA sh.k2k2 ，S=S/X*=1000.23=23MVA k2k2d 45 =2.816KA 一台变压器 I最大运行方=22.37KA IK2K1式 i=41.16KA sh.k1i=7.18KA sh.k2 两台变压器 I=2.816KA =34.37KA IK2K1 i=63.23KA sh.k1i=7.18KA sh.k2 一台变压器 I=2.596KA 最小运行方=21.65KA IK2K1式 i=39.84KA sh.k1i=6.62KA sh.k2 两台变压器 I=2.596KA =33.03KA IK2K1 i=66.77KA sh.k1i=6.62KA sh.k2 表4-1 短路计算等效电路总图 4.2电气设备选择 4.21 电气设备选择原则 电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容，其选择的恰当与否将影响到整 个系统能否安全可靠地运行，故必须遵循一定的选择原则: (1)按工作要求和环境条件选择电气设备的型号 (2)按正常工作条件选择电气设备的额定电压和额定电流 ? 按工作电压选择电气设备的额定电压。电气设备的额定电压U应不低N于其所在线路的额定电压UW.N，即U?U W.NN ? 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。电气设备的额定电流应不 c小于实际通过它的最大负荷电流I(或计算电流I)，即 max c I?I 或 I? INNmax 46 (3)按短路电流条件校验电气设备的动稳定性和热稳定性 (4)开关电器断流能力校验 4.22高压电气设备的选择 高压电器主要指高压断路器、高压熔断器、高压隔离开关和高压负荷开关。高压断路器、高压隔离开关和高压负荷开关的具体选择原则如下: 根据使用环境和安装条件来选择设备的型号; (一)在正常条件下，选择设备的额定电压和额定电流; (二)短路校验: 动稳定校验 热稳定校验; (三)开关电器断流能力校验。 1) 高压断路器选择 因为是户内型变电所，故选择户内多油断路器。 SN 10003UNI===57.73A c103 查课本后表A-4，选择DW5-10G/200型多油断路器。其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表4-2中从中可以看出断路器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。 47 序 DW5-10G/200 选择装设地点电气条件 结论 号 要求 项目 数据 项目 数据 1 U 10KV ? 10KV 合格 U NW.N 2 I 200A ? I 57.73A 合格 Nc (3)3 2.9KA ? 2.816KA 合格 I I ock (3)4 I 7.4KA ? 7.18KA 合格 maxshi 22，， (1.1+1)=16.65 2.816 5=42.2.9 22225 ? 合格 ，tI KAs ，tmin It05KAs , 表4-2 高压断路器校验表 2)高压隔离开关选择 6选择GN-10T/200型高压隔离开关。校验结果列于表4-3中 8 6 选择装设地点电气条件 结论 GN-10T/200 8 序 要求 项目 数据 项目 数据 号 1 U 10KV ? 10KV 合格 U NW.N 2 I 200A ? I 2.816 合格 cN (3)4 I 25.5KA ? 7.18KA 合格 maxshi 2222，5 (1.1+1)=? 2.816合格 ，tI 10=500 ，tmin I，5t, 2216.65KAs KAs 表4-3 高压隔离开关校验表 3)电流互感器的选择 根据变压器额定电压10kV，额定电流66.167A，查表A—7，选变比 100/5A的LQJ-10型电流互感器，Kes=225,Kt=90,t=1s,0.5级二次绕组的 Z=0.4Ω。 2N (1)动稳定校验 48 Kes×I=225×1.414 ×0.1=31.815kA > i=7.18kA 1Nsh2 满足动稳定要求。 2 (2)热稳定校验KAS 22222(3) ( KtI ) t =(90×0.1)×1 =81KAS >I?t=2.816×1Nima 21.1=8.72KAS 满足热稳定要求。 所以选择LQJ-10 100/5A 型电流互感器满足要求。 4)电压互感器的选择 根据变压器额定电压10kV，额定电流66.167A，查表A—8，选电压互感器的电压为10/0.1KV的JDZJ-10型电压互感器。 5)避雷器的选择 参考《供配电参考资料》的表3—29，则选择FZ—10型避雷器。 6)高熔断器的选择 该厂高压侧的熔断器是用来保护电压互感器的，故应选择RN2型专用熔断器来做电压互感器的短路保护，其熔体额定电流为0.5A，查表A—6—2，应选择RN2—10/0.5型熔断器。 4.23低压电气设备的选择 1、第四车间 电流互感器按规定选择LMZ3-0.66[]/5. 49 以下为各大容量单独进线线上低压设备的选择和校验.我选择GGD-37,拉出两根线，一种选择各组断路器的额定电流为400。 (37号方案规定的两根线的额定电流为200和400) 1)电阻炉设备组(包括井式电阻炉和箱式电阻炉):需要系数Kd,0.7，tanφ,0.2,则计算电流I,248A，三相短路电流采用变压器二次侧的短路电路C (3)即I,34.786KA，选用DW15型半导体式，配置瞬时和长延时脱扣器，校验如K 下: ? 过电流瞬时脱扣器额定电流的选择: I?Ic,224.62A 故应取I,400A N.ORN.OR ?长延时过电流脱扣器动作电流的整定: I?kel?Ic,1.1?224.62A,249.33A 故应选I,300A OP(1)OP(1) 断路器额定电流选择:I?I,400A 应选400A，DW15型断N.QFN.OR 路器I,50KA OC (3)断流能力校验:I,50KA,I,34.786 KA OCK 故应选低压断路器型号为DW15—400A ，过电流瞬时脱扣器额定电流为300A。 刀开关数据选择校验表 HD12—400 装设地点电气条件 序选择 结论 号 要求 项 目 数 据 项 目 数 据 U U 1 380V ? 380V 合格 NW.N I 2 400A ? I 224.62A 合格 CN 50 2、第五车间 电流互感器按规定选择LMZ3-0.66[]/5. 由于第五车间计算负荷较小，故根据整个车间的所有低压设备的总容量进行选择和校验.我选择GGD-37,拉出两根线(一根作为备用线)，一种选择各组断路器的额定电流为200,200。(37号方案规定的两根线的额定电流为200和400)。 取同时系数为0.9:计算电流I,326.20A，三相短路电流采用变压器二C (3)次侧的短路电路即I,34.786A，选用DW15型半导体式，配置瞬时和长延时K 脱扣器，校验如下: ?过电流瞬时脱扣器额定电流的选择: II,269.62A 故应取I,400A ,N.ORN.ORC ?长延时过电流脱扣器动作电流的整定: ， Ik?I,1.1269.62A,296.58A ,OP(1)relC 由于额定电压为380V， 故应选I,400A OP(1) ?断路器额定电流选择:II,400A 应选400A，DW15 ,N.QFN.OR 型断路器I,50kA OC (3)断流能力校验:I,50kA>I,34.786 kA KOC 故应选低压断路器型号为DW15—400A ，过电流瞬时脱扣器额定电流为400A。 51 刀开关数据选择校验表 HD12—400 装设地点电气条件 序选择 结论 号 要求 项 目 数 据 项 目 数 据 U U1 380V 380V 合格 NW.N, II 2 400A 269.62A 合格 N,C ?灵敏度的校验: 3I2.904，10K.minK===7.26>1.3 S400IOP 故灵敏度满足要求。 52 第五章 电力变压器继电保护设计 5.1电力变压器继电保护配置 电力变压器继电保护配置的一般原则: (1)装设过电流保护和电流速断保护保护装置用于保护相间短路; (2)800KVA以上油浸式变压器和400KVA及以上车间内油浸式变压器应装设气体保护装置用于保护变压器的内部故障和油面降低; (3)单台运行的变压器容量在10000KVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KVA及以上或电流速断保护的灵敏度不满足要求时应装设差动保护装置用于保护内部故障和引出线相间短路; 本次为机械厂设计的变电所的主变压器设置如下的保护:电流速断保护，定时限过电流保护，气体保护，过负荷保护，温度保护。 5.2电力变压器继电保护原理图设计 图5—1 继电保护原理图 本课程设计我小组采用两台变压器并联供电，故继电保护应采用定时限过电流保护、电流速断保护、过负荷保护、温度保护及其气体保护。 53 继电保护配置的原理如下: 1(电流速断保护 由继电器KA1、KA2和信号继电器KS1等组成，保护动作后，由出口中间继电器KM瞬时断开QF1、QF1，并由连接片XB4~XB5确定要断开的断路器。 2(定时限过电流保护 由电流继电器KA3、KA4时间继电器KT1与信号继电器KS2等组成，保护范围内故障时，KA3、KA4启动KT1，经整定时限作用于跳闸。 3(气体保护 气体保护(瓦斯保护)由气体继电器(瓦斯继电器)KG、信号继电器KS3、XB、R2等组成。轻瓦斯触点KG1仅作用于信号，重瓦斯触点KG2则瞬时断开变压器两侧的断路器。变压器换油或试验时，为了防止气体保护误动作，可将切换片XB投至位置2，作用于信号。 气体继电器是靠油气流冲击而动作的，为了使重瓦斯保护可靠动作，保护出口回路选择具有自保持线圈的中间继电器KM。 4(过负荷保护 过负荷保护由电流继电器KA5与时间继电器KT2等组成，保护延时作用于信号。 5(温度保护 温度保护由温度继电器K与信号继电器KS4等组成，保护作用于信号。 5.3电力变压器继电保护整定计算 对电流保护进行整定计算并选择相应的继电器 1(定时限过电流保护 54 ?动作电流整定 1.2，1.01000krel,kw，2， I,I==8.15A ，，1.5，3OP.KA(oc)N0..85，20kre,ki3，10 选DL-11/10电流继电器，线圈并联，动作电流整定为错误～未找到引用源。=9A。 保护一次侧动作电流为 ki，I=错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。op1kw 20=，9=180A 1.0 ?动作时间整定,电源变电所10kv引出线继电保护的整定时限t1=1.6s(课程设计任务书前面有) 错误～未找到引用源。=1.6-0.5=1.1s ?灵敏度校验 错误～未找到引用源。 =错误～未找到引用源。=错 130.4，，33487，12103误～未找到引用源。，=1.86,1.5 2180 变压器电流保护灵敏度满足要求 2(电流速断保护 ?动作电流整定 55 1.3，1.010.4krel,kw1(3) I=I,,45.22A错，34786，，，，(qb)K1.maxOP.KAki220210误～未找到引用源。 错误～未找到引用源。 选DL-11/50电流互感器，线圈并联，I=46A OP.KA(qb) 保护一次侧动作电流为 ki20， I=错误～未找到引用源。 I= =920A ，46op1OP.KA(qb)kw1.0 ?灵敏度校验 (2)I0.87，2668K.min Ks,,2.523,2 ,I920OP1 变压器电流保护灵敏度满足要求 3(过负荷保护 过负荷保护的动作电流采用变压器一次侧额定电流整定，过负荷保护采用单相式接线，并和相间保护公用电流继电器。 1.21000krel，? I,×I,=3.464 OP.KANki203，10 选择DL-11/6型电流继电器，线圈串联，整定继电器动作电流4A 56 第六章 厂区线路设计 6.1电力线路的接线方式 1.电力线路的接线方式是指由电源端向负荷端输送电能时采用的网络形式。常 用的方式有:放射式，树干式，和环式3种。 2.在这次的全厂设计中采用了放射式的接线方式。 3.放射式接线具有接线简单，操作维护方便，引出线发生故障时互不影响，供电可靠性高等优点，但该接线使变配电所的出线多，采用的开关设备多，有色金属消耗量也较多，投资较大。用于重要负荷和大型用电设备的供电。 6.2电力线路的结构 1.电力线路有架空进线和电缆进线，其结构和敷设各不相同。架空线路具有投 资少，施工维护方便、易于发现和排除故障、受地形影响小等优点;电缆线路具有运行可靠、不易受外界影响、美观等优点。 2.在这次设计中，采用的是电缆进线，由于是靠近进行端，综合考虑各因素，采取了电缆进线，在低压侧时也采用电缆走线，方便铺设。 6.3导线和电缆的选择 6.31导线和电缆型号的选择原则: 导线和电缆型号的选择应根据其使用环境、工作条件等因素来确定。 常用电缆型号及选择原则: (1) 塑料绝缘电力电缆，该种电力电缆结构简单，重量轻，抗酸碱， 57 耐腐蚀，敷设安装方便，并可敷设在较大落差或垂直、倾斜的环 境中，有逐步取代油浸纸绝缘电缆的趋向。常用的有两种:聚氯 乙烯绝缘及保护套电缆(已达10KV电压等级)和交联聚乙烯绝 缘聚氯乙烯护套电缆(已达110KV电压等级)。交联聚氯乙烯绝 缘电缆允许发热温度高，允许载流大。 (2) 油浸纸滴干绝缘铅包电力电缆，可用于垂直或高落差处，敷设在 室内、电缆沟、隧道或土壤中，但不能承受大的拉力 根据厂区变压器放置 我们选择交联聚乙烯绝缘铝芯聚氯乙烯保护套电 缆即—YJLV。 导线和电缆截面的选择原则: 导线和电缆界面的选择必须满足安全、可靠和经济的条件。 (1)按允许载流量选择导线和电缆截面 在导线和电缆(包括母线)通过正常最大负载电流(即计算电流)时，其发热温度不应该超过正常运行时的最高允许温度，以防止导线或电缆因过热而引起绝缘损坏或老化。这就要求通过导线或电缆的最大负荷电流不应大于其允许载流量。 (2)按经济电流密度选择导线和电缆截面 经济电流密度是指使线路的年运行费用支出最小的电流密度。按这种原则选择的导线和电缆截面称为经济截面。对35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下但距离长、电流大的线路，宜按经济电流密度选择，对10kV以以下线路通常不按此原则选择。 (3)三相系统相线截面的选择 58 导线通过电流时会发热，绝缘导线和电缆温度过高时，可使绝缘损坏，或者引起火灾。因此，导线和电缆的正常发热温度不得超过额定负荷时的最高允许温度，通过相线的计算电流Ic不超过其允许载流量Ial，即Ic?Ial 导线的允许载流量是指规定的环境温度条件下，导线能连续承受而不使其稳定温度超过其允许值得最大电流。 (4)按允许载流量选择截面时需注意:允许载流量与环境温度有关。若实际环 ,境温度与规定的环境温度不一致时，允许载流量乘上温度修正系数K以求出实际的允许载流量。 I=KI 'al,al ',,,al0式中K=;且,为导线额定负荷时的最高允许温度;,为导线允许,al0,,,al0 ',0载流量所采用的环境温度;为导线敷设地点实际的环境温度。 实际设计中，一般根据经验按其中一个原则选择，再校验其他原则。对于35kV及110kV高压供电线路，其截面主要按照经济电流密度来选择，按其他条件校验;对10kV及以下高压线路和低压动力线路，通常按允许载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度;对低压照明线路，因其对电压要求较高，所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。按此经验选择，一般就能满足要求。 选择导线截面时，要求在满足上述原则的基础上选择其中最大的截面。 59 6.32高压导线选择 变压器高压侧计算电流为66.167A，参考《供配电技术》表A-13-1，查表可得，额定电压为1Kv, 3根单芯穿钢管敷设的每相芯线截面为3×25的BV型导线，环境温度为25?时的允许载流量为94A，即Ial,94A，负荷计算电流小于允许载流量的要求， θal-θ0′65,32.2,0.91θal-θ065,25温度校验:根据公式Kθ,,, I=KI=0.91×',alal94=85.54>I=66.167A c 所以，所选相截面3×25满足允许载流量的要求。 变压器低压侧计算电流为1656.8A，参考《供电技术设计参考资料》表3-15，查表可得，3根单芯穿钢管敷设的每相芯线截面为100×8的BV型导线，环境温度为25?时的允许载流量为1914/2005A，即Ial,1914/2005A，负荷计算电流小于允许载流量的要求， θal-θ0′65,32.2,0.91θal-θ065,25温度校验:根据公式Kθ,,, I=KI=0.91×',alal1914/2005=1741/1824.55>I=66.167A c 所以，所选相截面100×8满足允许载流量的要求。 60 6.33低压导线选择 1)电阻炉设备组1(包括井式电阻炉):需要系数Kd,0.75，tanφ,0.33,则计算电流IC,177.6A，查表A—12—2得，4根单芯穿钢管敷设的每相芯线截面 2为185mm的BV型导线，环境温度为30?时的允许载流量为280A，即Ial,280A θal-θ0′65,27.4 θal-θ065,30温度校正系数为:Kθ,=?1.074 导线的实际允许载流量为Ial,KθIal,1.074×280,300.72A,IC,177.6A 2所以，所选相截面Sφ,185mm满足允许载流量的要求。 中性线S0的选择:按S0?0.5Sφ要求，故选S0,95mm2 故所选导线型号为:BV—500—3×185，1×95 2)电阻炉设备组2(包括其他电阻炉):需要系数Kd,0.75，tanφ,0.33,则计算电流IC,273A=150+123，查表A—12—2得，4根单芯穿钢管敷设的每相芯 22线截面为150mm和120mm的BV型导线，环境温度为30?时的允许载流量为247A和215A即Ial,247A和215A θal-θ0′65,27.4 θal-θ065,30温度校正系数为:Kθ,,?1.074 3)电弧熔炉设备组:需要系数Kd,0.9，tanφ,0.57,则计算电流IC, 2212.5A，查表A—12—2得，4根单芯穿钢管敷设的每相芯线截面为185mm的BV型导线，环境温度为30?时的允许载流量为280A，即Ial,280A θal-θ0′65,27.4 θal-θ065,30温度校正系数为:Kθ,,?1.074 导线的实际允许载流量为Ial?,KθIal,1.074×280,300.72A,IC,212.5A 2所以，所选相截面Sφ,185mm满足允许载流量的要求。 2中性线S0的选择:按S0?0.5Sφ要求，故选S0,95mm 61 故所选导线型号为:BV—500—3×185，1×95 4)其他设备:需要系数Kd,0.7，tanφ,0.2,则计算电流IC,110.24A，查表 2A—12—2得，4根单芯穿钢管敷设的每相芯线截面为120mm的BV型导线，环境温度为30?时的允许载流量为215A，即Ial,215A θal-θ0′65,27.4 θal-θ065,30温度校正系数为:Kθ,,?1.074 导线的实际允许载流量为Ial?,KθIal,1.074×215,230.91,IC,110.24A 2所以，所选相截面Sφ,120mm满足允许载流量的要求。 2中性线S0的选择:按S0?0.5Sφ要求，故选S0,60mm 故所选导线型号为:BV—500—3×120，1×60 校验:根据公式 00,,-'90C,28.4Cal0K,,,0.91, ,00,,-90C,15Cal0 I=KI=0.91×143=130.1>I=121.2A 'al,cal 因为出线柜的计算电流为66.167A，查《供配电技术》表A-13-2得，材料为铝，截面积为3×25的允许载流量为92A,满足需求，因此选择了导线型号YJLV-3×25。 出线柜温度校验:根据公式 00,,-'90C,28.4Cal0K,,,0.91 ,00,,-90C,15Cal0 I= KI=0.91×92=83.72>I=46.2A 'al,cal 查表3-18横截面积为3×16，允许载流量为71A 00,,-'90C,28.4Cal0K,,,0.91, ,00,,-90C,15Cal0 I= KI=0.91×71=64.61>I=28.9A 'al,cal 62 中性线和保护线截面的选择: 1(中性线(N线)截面的选择 三相四线制系统中的中性线，要考虑不平衡电流和零序电流以及谐波电流的影响。 So?0.5S,?一般三相四线制中的中性线截面 ?由三相四线制引出的两相三线制线路和单相线路，因中性线电流和相线电流 So=S,相等，故中性线截面与相线截面相同，即 ?如果三相四线制线路的三次谐波电流相当突出，该谐波电流会流过中性线， So?S,此时中性线截面应不小于相线截面，即 2(保护线(PE线)截面的选择 PE保护线截面S要满足短路热稳定的要求，按GB50054-1995低压配电设计规范规定。 2(1)当S?16mm时，有 S ?S,, (2)当时，有S?16mm 16mm ，S,?35mm PE 2 (3)当S?35mm时，有 S ?0.5S,, 3(保护中性线(PEN线)截面的选择 因为PEN线具有PE线和N线的双重功能，所以选择截面时按其中的最大值选取。 6.3.4母线的选择 1.变电所高压侧母线选择: 选择硬铝母线，按经济电流密度选择，计算过程如下: 63 年最大负荷利用小时数3500h，查《供配电技术》表6-1得: j=1.15ec 2(A/mm) SIc==1000/(3*10)=57.7(A) 3UN I1N257.7/1.15=50.2(mm)查表A-11-2 S=,ecjec 选择 LMY-20型号的导线 ，3 发热条件校验:I=215(A)>Ic=57.7(A) al 2 中性线选择:So,0.5S，选择So=25.1 mmec 20，315，3高压侧母线选:TMY-3()+() 故高压侧母线满足条件。 2.变电所低压侧母线选择: 选择硬铜母线，按经济电流密度选择，计算过程(同高压侧计算过程): 年最大负荷利用小时数3500h，查《供配电技术》表6-1得: j=1.15ec 22 (A/mm)Ic=1656.8A，Sec=736.4mm查表A-11-2 ，8选择 TMY-100型号的导线80 发热条件校验:Ial=2080(A)>1656.8(A) 2,0.5S中性线选择:So，选择So=368.2 mm ec 100，880，6低压侧母线选:TMY-3()+() 低压侧母线满足条件。 生活照明:选用VLV-1-3 3×25+1×16 64 6.4厂区照明设计 一、工厂常用光源的类型: 分为热辐射光源和气体放电光源两种。热辐射光源是利用物体加热到白炽灯状态时辐射发光的原理制成的光源，如白炽灯，卤钨灯;电气放电光源是利用气体放电时发光的原理所制成的光源，如荧光灯、高压汞灯、高压钠灯、金属卤化物灯等。 二、照明设计 照明分为车间照明、生活照明和路灯电气照明。合理的电气照明是保证安全生产，提高劳动生产产率，保证生产和工作人员视力将抗的必要条件。因此，照明设计的主要任务就是根据生活得要求，结合和技术经济的可能性，正确选择光源的灯具，提供合理的照明方式。 1、车间照明设计 根据实际需要，我们选择LED灯，发光亮，虽然价格比较贵但是采用的电源价格比较第。适合车间使用 2、生活照明设计 我们选择节能灯，具有节能效果明显，寿命长(是普通的灯泡8倍)，体积小，使用方便等优点。 、路灯照明设计 3 根据工厂的实际面积，我们在工厂道路的单侧安装了路灯，每相邻两杆的距离大约20~30米左右。选择的照明器是高压钠灯。因为它比较节能，可以减少成本。 65 第七章 小结 本次是对机械工厂供电系统进行设计，用到了本学期供电课程中所学的相关知识。首先是通过给定的相关用电设备，利用需要系数法计算出各车间的对应负荷，再根据各车间所算出的负荷，算出全场变的负荷。然后在工厂平面中确定出负荷中心，同时让我们有机会去学习并熟悉掌握CAD画图软件。然后确定变电所及相关的设备、线路，确定变压器个数和所用的型号和变电所的接线方式。确定变电所后对其内部的设备进行设计，通过计算短路电流，再对高、低压侧的电气设备进行选择。变电所相关设备选完后，要选取电力变压器继电保护配置，对变电所供配电进行保护措施。 本次课程设计主要是对我们这学期学习的供配电技术进行实际的应用。主要目的是将我们所学的应用于实际的工程中。本次课程实际我主要以我们学过的教材为主题，分析了电力系统在工业生产中的重要性，如何提高供电可靠性。然后根据机械加工厂的设备利用需要系数法对设备容量进行计算，以确定变压器的型号，台数和容量的确定。接下来是根据标幺制对系统的短路电流进行计算。以便与变压器容量相配合进行配套设备的选择。设备选型完毕后将设计变电所。根据负荷中心计算方法确定变电所的位置，再根据10KV变电所的设计的国家标准对变电所具体尺寸进行计算。接下来就是对厂区的电力配送。用结构简单,资金最少的方案最好。在实际过程中有许多不完美的地方，通过老师的检查得以发现，发现错误后返回重新查阅资料仔细核对或者通过第二种方法对错误进行修改，尽力把变电所设计的完美些。 “学无止境，上下求索”，在今后的学习中，我将把学到的知识和自己的同班的知识融合，并灵活的运用到学习、工作和生活当中。用自己辛勤的汗水，铿锵的脚步和坚忍不拔的精神，体验人生的涵义，谱写对生命的承诺。只有不断挑战自己、超越自己，才能跟上时代的步伐，成为适应二十一世纪的学习型创新人才。 66 参考文献 《供配电技术(第二版)》 唐志平 主编 电子工业出版社 《供电技术课程设计指导书》 唐志平 主编 电子工业出版社 《供电技术设计参考资料》 唐志平 主编 电子工业出版 67 附录1设备材料表 设备材料表 序 名称 型号及规格 单位 数量 备注 号 1 电力变压器 S9—1000/10 台 2 2 高压开关柜 KGN—07 面 3 3 高压开关柜 KGN—02 面 1 4 高压开关柜 KGN—54 面 1 5 低压配电屏 GGD1-2 面 2 6 低压配电屏 GGD1-25 面 4 7 低压配电屏 GGD1-26 面 1 8 低压配电屏 GGD -40 面 1 9 低压配电屏 GGD -07D 面 2 68 低压配电屏 GGD -06D 面 1 10 无功补偿屏 GGJ1-01 面 2 11 支柱绝缘子 ZA-10Y 只 12 12 套管绝缘子 CWL-10/600 只 3 13 母线 LMY—3(20×3) 米 18 14 母线 LMY-3(80X6)+(50X5) 米 36 15 铝绞线 LJ-120 米 600 16 电缆 BV-500-3x185+1x95 米 150 17 电缆 BV-500-3x185+1x95 米 225 18 电缆 BV-500-3x185+1x95 米 130 19 电缆 BV-500-3x185+1x95 米 176 20 电缆 YJLV-3X16 米 350 21 电缆 YJLV-3X25 米 210 22 路灯 高压钠灯 套 90 23 69 24 25 70