某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(工廠供電課程設(shè)計)

1、<p>　　某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本論文主要依照工廠供電設(shè)計必須遵循的一般原則、基本內(nèi)容和設(shè)計流程，對某電機(jī)修造廠變電所進(jìn)行了設(shè)計說明，本文按照設(shè)計要求，在查閱大量參考資料、手冊后，對負(fù)荷計算及無功功率補(bǔ)償計算，變配電所所址和型式的選擇，變電所主變壓器臺數(shù)、容量及類型的選

2、擇，變配電所主結(jié)線方案的設(shè)計，短路電流的計算，變配電所一次設(shè)備的選擇，變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的選擇與整定，變配電所防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計說明。并附有相應(yīng)的圖表、公式和計算結(jié)果。這次設(shè)計的變配電所完全滿足設(shè)計要求。</p><p>　　本設(shè)計通過對計算負(fù)荷，選出變壓器；通過計算三相短路電流，選出其他保護(hù)器件；通過三相短路電流，選擇過電流保護(hù)設(shè)備；然后選擇二次回路的設(shè)備，對一次側(cè)

3、設(shè)備進(jìn)行控制、檢測；最后注意安全、接地和防雷的設(shè)置。</p><p>　　關(guān)鍵字：有功功率，電力變壓器，三相短路電流，過電流，接地</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒 論1</p><p>　　1.1課題背景、目的及意義1</p><p>　　1

4、.1.1課題的背景1</p><p>　　1.1.2課題的目的及意義1</p><p>　　1.2設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計圖樣1</p><p>　　1.2.1設(shè)計的主要包括1</p><p>　　1.2.2設(shè)計圖樣2</p><p>　　第二章 設(shè)計依據(jù)3</p><p>

5、　　2.1 電機(jī)修造廠3</p><p>　　第三章 設(shè)計說明5</p><p>　　3.1負(fù)荷計算及功率補(bǔ)償5</p><p>　　3.1.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的5</p><p>　　3.1.2負(fù)荷計算的方法6</p><p>　　3.1.3各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量。6</p>

6、<p>　　3.1.4 全廠負(fù)荷計算。7</p><p>　　3.1.5 功率補(bǔ)償7</p><p>　　3.2 變電所、配電所位置和型式的選擇8</p><p>　　3.2.1 電機(jī)修造廠總變電所位置和型式的選擇8</p><p>　　3.3 電機(jī)修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇9</p>

7、<p>　　3.3.1 變壓器容量及臺數(shù)的選擇。9</p><p>　　3.3.2變配電所主結(jié)線的選擇原則10</p><p>　　3.3.3 主結(jié)線方案選擇10</p><p>　　3.3.4配電所的主接線選擇14</p><p>　　3.5 短路電流的計算15</p><p>　　3.5.1 繪

8、制計算電路15</p><p>　　3.5.2 求k -1，k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量16</p><p>　　3.5.3 求點(diǎn)的三相短路電流和短路容量18</p><p>　　3.6變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)18</p><p>　　3.6.1 35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)18</p><p>　　3.

9、6.2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)19</p><p>　　3.6.3 變電所高壓母線的選擇20</p><p>　　3.7變電所進(jìn)出線選擇。21</p><p>　　3.7.1 35kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)21</p><p>　　3.7.2 10kV高壓出線的選擇21</p><p>　　3.7.3作為備

10、用電源的高壓線的選擇校驗(yàn)。24</p><p>　　3.8.1高壓斷路器的操動機(jī)構(gòu)控制與信號回路25</p><p>　　3.8.2變電所的電能計量回路26</p><p>　　3.8.3 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路</p><p>　　3.8.4變電所的保護(hù)裝置26</p><p>　　3.9變電所的防雷保

11、護(hù)與接地裝置的設(shè)計34</p><p>　　3.9.1 變電所的防雷保護(hù)34</p><p>　　3.9.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計35</p><p>　　第四章結(jié) 論37</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　課題背景、目的及意義<

12、/p><p><b>　　課題的背景</b></p><p>　　本課題是根據(jù)劉介才主編的《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》上兩個題目為原型，根據(jù)指導(dǎo)老師的要求設(shè)計。</p><p>　　變電所是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié),它的運(yùn)行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在35KV—10KV配電變電所設(shè)計研究方面，最近幾十年發(fā)展更是迅猛。尤其是對變電站綜合自動化的

13、研究，已經(jīng)進(jìn)行了多年,并取得了令人矚目的進(jìn)展。變電站綜合自動化目前在國外已得到了較普遍的應(yīng)用。例如美國、德國、法國、意大利等國家,在他們所屬的某些電力公司里,大多數(shù)的變電站都實(shí)現(xiàn)了綜合自動化及無人值班方式。</p><p>　　在我國，現(xiàn)在變電所的基本也是向著變電站綜合自動化這個方向發(fā)展的，但是根據(jù)我國的國情，現(xiàn)在大多數(shù)變電站還是沒有完全實(shí)現(xiàn)保護(hù)和控制綜合自動化。傳統(tǒng)的變電站的設(shè)計發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)十分的成熟了。根據(jù)

14、供電的設(shè)計內(nèi)容和流程，可以十分的方便的按照步驟設(shè)計。</p><p><b>　　課題的目的及意義</b></p><p>　　本題目主要目的是設(shè)計某電機(jī)修造廠的變電所總降壓配電設(shè)計。</p><p>　　與原來的課程設(shè)計比較，本題不僅設(shè)計量大了許多，而且在更個方面的要求也有所加強(qiáng)。雖然變電所的設(shè)計在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術(shù)，但是作為自動化專業(yè)的

15、學(xué)生，本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且各個方面都有所深入。尤其是繼電保護(hù)的問題，有了更加深入的學(xué)習(xí)。</p><p>　　雖然本題沒有對變電站綜合自動化有所研究，但是對日后向這個方面的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。通過這次設(shè)計不僅進(jìn)一步加強(qiáng)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，拓寬知識面，提高理論知識水平。而且擴(kuò)寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨(dú)立思考和分析問題的能力。</p><p>　

16、　設(shè)計的主要內(nèi)容、設(shè)計圖樣</p><p><b>　　設(shè)計的主要包括</b></p><p>　?。?）設(shè)計的基本依據(jù)和資料。</p><p>　?。?）區(qū)域變電所和車間變電所負(fù)荷計算。 </p><p>　?。?）無功功率補(bǔ)償計算及補(bǔ)償電容器選擇。</p><p>　?。?）短路電流的計算和動

17、穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度的計算。</p><p>　?。?）變壓器容量及臺數(shù)的選擇。</p><p>　?。?）變電所進(jìn)出線的選擇。</p><p>　?。?）變電所的電纜，電線，高壓開關(guān)柜，低壓配電電屏，動力配電箱，電流互感器，避雷器，母線等主要設(shè)備的選擇。</p><p>　　（8）防雷裝置與保護(hù)接地裝置的設(shè)計。</p><p

18、>　?。?）、域變電所的主接線圖、工廠變電所主接線圖、各種保護(hù)裝置接線原理圖。</p><p>　　（10）畫出工廠變電所的平面圖。</p><p><b>　　設(shè)計圖樣</b></p><p>　?。?）變電所主結(jié)線電路圖</p><p>　　電機(jī)修造廠總降壓變電所主結(jié)線電路圖</p><p&

19、gt;　?。?）各種保護(hù)裝置接線原理圖</p><p>　　變電所進(jìn)線側(cè)線路的繼電保護(hù)原理電路圖，（采用定時限過電流保護(hù)）。主變壓器的差動保護(hù)原理電路圖，瓦斯繼電器保護(hù)原理電路圖，工廠變電所進(jìn)線側(cè)單相接地保護(hù)原理電路圖</p><p>　　（4）變電所平、剖面圖</p><p>　　電機(jī)修造廠總降壓變電所平、剖面圖</p><p><b

20、>　　第二章 設(shè)計依據(jù)</b></p><p><b>　　2.1 電機(jī)修造廠</b></p><p>　　（1） 電機(jī)修造廠總平面圖（圖2-1）</p><p>　　圖2-1 某電機(jī)修造廠總平面布置圖</p><p>　?。?） 工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格</p><p>

21、　　本廠承擔(dān)某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機(jī)、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機(jī)7500臺，總?cè)萘繛?5萬KW；制造電機(jī)總?cè)萘繛?萬KW，制造單機(jī)最大容量為5520KW；修理變壓器500臺；生產(chǎn)電氣備件為60萬件。是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。</p><p>　?。?）工廠各車間負(fù)荷計算表</p><p>　　表2-1 工廠各車間負(fù)荷計算表</p><p&g

22、t;<b>　?。?） 供用電協(xié)議</b></p><p>　　① 當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設(shè)計部門選定：ⅰ 從某220/60kV區(qū)域變電所提供電源，此站距廠南側(cè)4.5公里。ⅱ 為滿足二級負(fù)荷的需求，從某60/10.5kV變電所，提供10kV備用電源，此所距廠南側(cè)4公里。</p><p>　　② 電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表2-2所示。其供電系統(tǒng)圖，如圖2-2所示

23、。</p><p>　　表2-2 區(qū)域變電站60kV母線短路數(shù)據(jù)</p><p>　　圖2-2 供電系統(tǒng)圖</p><p>　　③ 供電部門對工廠提出的技術(shù)要求：ⅰ 區(qū)域變電所60kV饋電線的過電流保護(hù)整定時間＝1.8s，要求工廠總降壓變電所的過電流保護(hù)整定時間不大于1.3s。ⅱ 在企業(yè)總降壓變電所60kV側(cè)進(jìn)行電能計量。ⅲ 該廠的總平均功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。&

24、lt;/p><p>　?。?） 工廠負(fù)荷性質(zhì) </p><p>　　本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時數(shù)為2200h。</p><p>　　鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠(yuǎn)，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。</p><p>　　（6） 本廠自然條件<

25、;/p><p>　　① 氣象資料 最熱月平均最高溫度35攝氏度，土壤中0.7-1米深處一年中最熱月平均溫度為20攝氏度，土壤凍結(jié)深度為1.10米，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，最高氣溫+40度，最低-40度，導(dǎo)線復(fù)冰時氣溫-5度，最大風(fēng)速時氣溫-5度，最大風(fēng)速25米/秒，導(dǎo)線復(fù)冰時風(fēng)速10米/秒，最高最低氣溫時風(fēng)速0米/秒，復(fù)冰厚度10毫米，年雷暴日數(shù)31.5日。</p><p>　?、?地質(zhì)水文資料

26、 該廠區(qū)地層以砂粘土為主，地質(zhì)條件較好，地下水位2.8-5.3m，地耐壓力為15噸/平方米。</p><p><b>　　第三章 設(shè)計說明</b></p><p>　　3.1負(fù)荷計算及功率補(bǔ)償</p><p>　　3.1.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的</p><p>　?。?）計算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量求取

27、確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。也就是通過負(fù)荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。在配電設(shè)計中，通常采用半小時的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。</p><p>　?。?）計算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設(shè)備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級用電系統(tǒng)的計算負(fù)荷非常重要。</p><p>　　3.1.

28、2負(fù)荷計算的方法</p><p><b>　　有功計算負(fù)荷為</b></p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　式中，為設(shè)備容量。</b></p><p><b>　　無功計算負(fù)荷為</b></p><

29、p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　式中，為對應(yīng)于用電設(shè)備組的正切值。</p><p><b>　　視在計算負(fù)荷為</b></p><p><b>　　(3-3)</b></p><p><b>　　總的計算電流為</b><

30、/p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　式中，為額定電壓380V。</p><p>　　3.1.3各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量。</p><p><b>　　表3-1</b></p><p>　　3.1.4 全廠負(fù)荷計算。</p>

31、<p>　　取K∑p = 0.92; K∑q = 0.95</p><p>　　根據(jù)上表可算出：∑P30i = 6520kW; ∑Q30i = 5463kvar</p><p>　　則 P30 = K∑P∑P30i = 0.92×6520kW = 5999kW</p><p>　　Q30 = K∑q∑Q30i = 0.95×5463kv

32、ar = 5190kvar</p><p><b>　　≈7932KV·A</b></p><p>　　I30 = S30/√3UN ≈ 94.5A</p><p>　　COSф = P30/S30 = 5999/7932≈ 0.75</p><p>　　3.1.5 功率補(bǔ)償</p><p&

33、gt;　　由于本設(shè)計中上級要求COSφ≥0.9,而由上面計算可知COSф=0.75<0.9，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。</p><p>　　綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。可選用BWF6.3-100-1W型的電容器，其額定電容為2.89µF</p><p>　　Qc = 5999×（tanarc cos0.75－tanarc cos0.92）Kvar=2

34、735Kvar 取Qc=2800 Kvar</p><p>　　因此，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC = 2800/100 =28</p><p>　　而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取28個 正好</p><p>　　無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷為： </p><p>　　S30（2）′= [59992+(5463-2

35、800) 2] 1/2 =6564KV·A</p><p>　　變壓器的功率損耗為：（P18 估算PT（0.01-0.02） QT（0.05-0.08））</p><p>　　△PT = 0.015 S30 ′= 0.015 * 6564= 98.5 Kw</p><p>　　△QT = 0.06 S30′= 0.06 * 6564 = 393.8 Kva

36、r</p><p>　　變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷為：</p><p>　　P30′= 5999+ 98.5 = 6098 Kw</p><p>　　Q30′= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar</p><p>　　S30′ = (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A</p><p

37、>　　無功率補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：</p><p>　　cosφ′= P30′/ S30′= 6098 / 6821= 0.9</p><p>　　cosφ′= P30′/S30′= 0.9≥0.9</p><p>　　因此，符合本設(shè)計的要求</p><p>　　3.2 變電所、配電所位置和型式的選擇</p><

38、p>　　（1） 變電所和配電所的位置選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定：</p><p>　　靠近工廠的負(fù)荷中心；接近電源側(cè)；進(jìn)出線方便；運(yùn)輸設(shè)備方便；不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所；不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠(yuǎn)離，不應(yīng)設(shè)在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所；不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的區(qū)域內(nèi)；不宜設(shè)在有火災(zāi)危險區(qū)域的正上方或正下方；</p><p>　　（

39、2）變電所和配電所型式選擇</p><p>　　① 60/10.5kV變電所分屋內(nèi)式和屋外式，屋內(nèi)式運(yùn)行維護(hù)方便，占地面積少。60kV變電所宜用屋內(nèi)式。</p><p>　?、?配電所一般為獨(dú)立式建筑物，也可與所帶10kV變電所一起附設(shè)于負(fù)荷較大的廠房或建筑物。</p><p>　　3.2.1 電機(jī)修造廠總變電所位置和型式的選擇</p><p&g

40、t;　　由前面的負(fù)荷計算可以看出，由于成品試驗(yàn)站內(nèi)有大型集中負(fù)荷，所以電機(jī)修造廠的負(fù)荷中心在成品試驗(yàn)站和電機(jī)修造車間之間，又考慮到變電所的位置要南北向，北邊開高窗，南邊開低門。所以我選擇的電機(jī)修造廠的變電所的位置如圖3-1所示，其型式為屋內(nèi)式。</p><p>　　圖3-1 電機(jī)修造廠總降壓變電所位置</p><p>　　3.3 電機(jī)修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇</p

41、><p>　　3.3.1 變壓器容量及臺數(shù)的選擇。</p><p>　　由于該廠的負(fù)荷屬于二級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應(yīng)同時滿足以下兩個條件：① 任一臺單獨(dú)運(yùn)行時，SNT≥（0.6-0.7）S′30</p><p

42、>　?、?任一臺單獨(dú)運(yùn)行時，SNT≥S′30（Ⅰ+Ⅱ） //一二級負(fù)荷容量</p><p>　　由于S′30（1）= 7932 KV·A，因?yàn)樵搹S都是一二級負(fù)荷所以按條件2 選變壓器。</p><p>　?、?SNT≥（0.6-0.7）×7932=（4759.2～5552.4）KV·A≥SNT≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）</p><p&

43、gt;　　因此選5700 KV·A的變壓器二臺</p><p>　　主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yd11。</p><p>　　3.3.2變配電所主結(jié)線的選擇原則</p><p>　　1.當(dāng)滿足運(yùn)行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。</p><p>　　2.當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運(yùn)行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。&

44、lt;/p><p>　　3.當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。</p><p>　　4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運(yùn)行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。</p><p>　　5.接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。</p><p>　　6

45、.6～10KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。</p><p>　　7.采用6～10 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。</p><p>　　8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費(fèi)用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。</p><p>　　9.變壓器低壓側(cè)為0.4KV

46、的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。</p><p>　　10.當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。</p><p>　　3.3.3 主結(jié)線方案選擇</p><p>　　對于電源進(jìn)線電壓為35

47、KV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鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。</p><p>　　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)計中的重要環(huán)節(jié)。一次側(cè)采用內(nèi)橋

48、式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如下這種主結(jié)線，其一次側(cè)的QF10跨接在兩路電源線之間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器QF11和QF12的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負(fù)荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側(cè)QS先合），即可由WL2恢復(fù)對變壓器T1的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長因而發(fā)生故

49、障和停電檢修的機(jī)會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。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電路圖(下圖)，這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間，但處在線路斷路器QF11 和QF12的外側(cè)，靠近電源方向，因此稱為外橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運(yùn)行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負(fù)荷的工廠。但與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如T1停電檢修或發(fā)生故&

50、lt;/p><p>　　由于需要裝設(shè)兩臺主變壓器，所以可設(shè)計下列兩種主結(jié)線方案：</p><p>　?。?） 一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-2示（10kV側(cè)主結(jié)線從略）</p><p>　　（2） 兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-3示（10kV側(cè)主結(jié)線）</p><p>　　圖3-2機(jī)修造廠總降壓變電所一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案</

51、p><p>　　圖3-3電機(jī)修造廠總降壓變電所兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案</p><p>　　（3） 兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（表3-2）</p><p>　　表3-2 兩種主結(jié)線方案的比較</p><p><b>　　續(xù)表3-2</b></p><p>　　從表3-2可以看出，雖然按經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一條

52、電源進(jìn)線的主結(jié)線方案遠(yuǎn)優(yōu)于兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案，但是按技術(shù)指標(biāo)，兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案優(yōu)于一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案。為了給工廠的正常生產(chǎn)提供更加穩(wěn)定、可靠的電源，所以決定采用兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案。正常工作時60kV側(cè)母線中間分段，兩電源分別同時給兩變壓器供電。當(dāng)一條電源進(jìn)線出現(xiàn)故障時，利用60kV母線的聯(lián)絡(luò)線，把60kV側(cè)母線連通，用另外一條電源進(jìn)線給兩個變壓器供電。這樣不僅提高了供電的可靠性，而且靈活性也增強(qiáng)了，給電力系統(tǒng)的

53、維護(hù)和維修帶來了安全和方便。雖然這樣投資高了不少，但是是十分值得的。</p><p>　　3.3.4配電所的主接線選擇</p><p>　　配電所的主結(jié)線方案也分一條進(jìn)線和兩條進(jìn)線兩種。</p><p>　?。?） 一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-4示</p><p>　　圖3-4電機(jī)修造廠10KV進(jìn)線的主結(jié)線方案</p>

54、<p>　?。?） 兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案 如圖3-5示</p><p>　　圖3-5機(jī)修造廠總配電所兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案</p><p>　　（3） 兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（表3-3）</p><p>　　表3-3兩種主結(jié)線方案的比較</p><p>　　根據(jù)表可以看出方案2的技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)不及方案1，但是其供電的穩(wěn)定性

55、更高，所以這里我采用方案2，即兩條電源進(jìn)線的方案。</p><p>　　3.5 短路電流的計算</p><p>　　3.5.1 繪制計算電路</p><p>　　圖3-6短路計算電路</p><p>　　3.5.2 求k -1，k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時：</p&g

56、t;<p>　　（1） 求k -1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（）</p><p>　?、?計算短路電路中各元件的電抗及總電抗</p><p>　　ⅰ 電力系統(tǒng)的電抗：由，因此</p><p>　　ⅱ 架空線路的電抗：由資料得，因此</p><p>　?、?繪k-1點(diǎn)短路的等效電路，如圖3-7示，圖上標(biāo)出各元件的序號（分子）和電抗

57、值（分母），并計算其總電抗為：</p><p>　　圖3-7短路等效電路圖</p><p>　　② 計算三相短路電流和短路容量</p><p>　?、?三相短路電流周期分量有效值 </p><p>　　ⅱ 其他三相短路電流 </p><p><b>　?、?三相短路容量 </b></p

58、><p>　?。?） 求k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（）</p><p>　　① 計算短路電路中各元件的電抗及總電抗</p><p><b>　?、?電力系統(tǒng)的電抗</b></p><p><b>　　ⅱ 架空線路的電抗</b></p><p>　?、?繪k-2點(diǎn)短路的等效電

59、路如圖3-8示，并計算其總電抗為：</p><p>　　圖錯誤 0.09 0.05</p><p>　　圖3-8短路等效電路圖</p><p>　　② 計算三相短路電流和短路容量</p><p>　?、?三相短路電流周期分量有效值</p><p>　　ⅱ 其他三相短路電流</p><p>

60、<b>　　ⅲ 三相短路容量</b></p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時：（其計算過程同前，從略）</p><p>　　（3） k-1,k-2點(diǎn)短路計算表 （如表3-3，3-4所示）</p><p>　?、?系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：</p><p>　　表3-3 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時短路計算表</p><

61、;p>　　② 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：</p><p>　　表3-4 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時短路計算表</p><p>　　3.6變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　3.6.1 35kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　表3-6 60kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　表3-6 所選設(shè)備均滿足要

62、求。</p><p>　　3.6.2 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　表3-710kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　表3-7 所選設(shè)備均滿足要求。</p><p>　　3.6.3 變電所高壓母線的選擇</p><p>　　按規(guī)定60kV級的變電所的高壓母線應(yīng)按發(fā)熱條件進(jìn)線選擇，并校驗(yàn)其短路

63、穩(wěn)定度。</p><p>　?。?） 60kV母線的選擇校驗(yàn)</p><p><b>　?、?按發(fā)熱條件選擇</b></p><p>　　由及室外環(huán)境溫度35℃，查資料，初選硬鋁母線LMY-3（25×3），其35℃時>，滿足發(fā)熱條件。</p><p><b>　?、?動穩(wěn)定度校驗(yàn)</b&g

64、t;</p><p>　?、?母線在三相短路時所受的最大電動力為</p><p>　　ⅱ 母線在作用時的彎曲力矩為</p><p>　?、?母線的截面系數(shù)為</p><p>　　ⅳ 故母線在三相短路時所受到的計算應(yīng)力為</p><p>　　而硬鋁母線（LMY）的允許應(yīng)力為，由此可見該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。<

65、/p><p><b>　?、?熱穩(wěn)定度校驗(yàn)</b></p><p>　　計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面</p><p>　　式中——變電所60kV側(cè)縱聯(lián)差動保護(hù)動作時間按0.7s整定，再加上斷路器斷路時間0.2s，再加0.05s。</p><p>　　由于母線的實(shí)際截面為，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求。</p>

66、<p>　?。?） 10.5kV母線的選擇校驗(yàn)</p><p>　　采用硬鋁母線LMY-3(60×6)＋50×5。（其選擇和計算方法同前，從略）</p><p>　　所以電機(jī)修造廠高壓母線選擇如表3-8所示</p><p>　　表3-8電機(jī)修造廠高壓母線選擇</p><p>　　3.7變電所進(jìn)出線選擇。<

67、/p><p>　　3.7.1 60kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)</p><p>　　采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，接往60kV公用干線。</p><p>　　（1） 按發(fā)熱條件選擇</p><p>　　由及室外環(huán)境溫度35℃，查資料，初選LJ-35，其35℃時>，滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　（2） 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度<

68、/p><p>　　查表，最小允許截面，因此LJ-35滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。</p><p>　　由于此線路很短，不需校驗(yàn)電壓損耗。</p><p>　　3.7.2 10.5kV高壓出線的選擇</p><p>　?。?） 饋電給1號廠房（電機(jī)修造車間）的線路采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。</p><

69、;p><b>　　① 按發(fā)熱條件選擇</b></p><p>　　由及土壤溫度20℃，查表，初選纜芯為的交聯(lián)電纜，其，滿足發(fā)熱條件。</p><p><b>　　② 校驗(yàn)電壓損耗 </b></p><p>　　由電機(jī)修造廠平面圖量得變電所至一號廠房距離約100m，而表查得的鋁芯電纜的（按纜芯工作溫度80℃計），，又1

70、號廠房的，，因此按式</p><p><b>　　（3-9）</b></p><p>　　滿足允許電壓損耗5％的要求。</p><p><b>　　③ 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)</b></p><p>　　計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面</p><p>　　由于前面所選的纜芯截面小于，不

71、滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此改選纜芯的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜（中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同）。</p><p>　?。?） 饋電給2號廠房（機(jī)械加工車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×15

72、0的四芯電纜。</p><p>　?。?） 饋電給3號廠房（新品試制車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　　（4） 饋電給4號廠房（原料車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷

73、設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　　（5） 饋電給5號廠房（備件車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　?。?） 饋電

74、給6號廠房（鍛造車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　?。?） 饋電給7號廠房（鍋爐房）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×30

75、0＋1×150的四芯電纜。</p><p>　?。?） 饋電給8號廠房（空壓站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　　（9） 饋電給9號廠房（汽車庫）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯

76、電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　?。?0）饋電給10號廠房（大線圈車間）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>

77、;　?。?1） 饋電給11號廠房（半成品試驗(yàn)站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　　（12） 饋電給12號廠房（成品試驗(yàn)站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL2

78、2-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　　（13） 饋電給13號廠房（加壓站）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　?。?4） 饋電給14號廠房（設(shè)備處倉庫）的線路 亦采

79、用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1×150的四芯電纜。</p><p>　?。?5） 饋電給15號廠房（成品試驗(yàn)站內(nèi)大型集中負(fù)荷）的線路 亦采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。（方法同上，從略）纜芯截面選，即YJL22-10000-3×300＋1

80、5;150的四芯電纜。</p><p>　　3.7.3作為備用電源的高壓線的選擇校驗(yàn)。</p><p>　　采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，與相距約4km的某60/10.5kV變電所的10.5kV母線相聯(lián)。</p><p>　?。?） 按發(fā)熱條件選擇</p><p>　　工廠二級負(fù)荷容量共503kVA，及室外環(huán)境溫度為35℃，查表，初選LJ-16，

81、其35℃時的，滿足發(fā)熱條件。</p><p>　?。?） 校驗(yàn)電壓損耗</p><p>　　由表查得纜芯為的鋁絞線的，（按線間幾何均距0.8m計）。</p><p>　　又，，線路長度按4km計，因此按式(3-9)，得</p><p>　　滿足允許電壓損耗5％的要求。</p><p>　?。?） 短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)<

82、;/p><p>　　因?yàn)猷徑?0/10.5kV變電所電源10.5kV側(cè)的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡(luò)線的短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)計算無法進(jìn)行，只有暫缺。</p><p>　　綜合以上所選電機(jī)修造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的導(dǎo)線和電纜型號規(guī)格如表3-9所示</p><p>　　表3-9 電機(jī)修造廠變電所進(jìn)出線和聯(lián)絡(luò)線的型號規(guī)格</p><p>　　3.8變電所的

83、防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計</p><p>　　3.8.1 變電所的防雷保護(hù)</p><p><b>　　（1） 直擊雷防護(hù)</b></p><p>　　在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。</p><p>　　由于變電所有露天配電裝置，應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)

84、高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包括整個變電所。按規(guī)定，獨(dú)立避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3～6根長2.5m、φ50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6m。接地管間用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用φ20mm的鍍鋅圓鋼，長1～1.5m。獨(dú)

85、立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上距離。</p><p>　　在35kV架空進(jìn)行上，架設(shè)1～2kM的避雷線，以消除近區(qū)進(jìn)線上的雷擊閃絡(luò)，避免其引起的雷電侵入波對變電所電氣裝置的危害。</p><p>　?。?） 雷電侵入波的防護(hù)</p><p>　　① 在35kV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FZ-35型閥式避雷器。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅

86、扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端螺栓連接。</p><p>　　② 在35kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有JYN1-35-102型開關(guān)柜，其中配有FZ-35型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護(hù)，防護(hù)雷電侵入波的危害。</p><p>　　③ 在10kV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG-1A(F)-55型開關(guān)柜，其中配有FS4-10型避雷器。主要保護(hù)10kV側(cè)出線上的各種一次設(shè)備。

87、</p><p>　　3.8.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計</p><p>　?。?） 接地電阻的要求 按資料上的表，此變電所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下條件： </p><p>　　式中 </p><p>　?。ㄓ捎陬}目沒有給出35kV電網(wǎng)中架空線路和電纜線路總長度，所以我假設(shè)

88、35kV電網(wǎng)中架空線路總長度為60km，35kV電網(wǎng)中電纜線路總長度為4km。）</p><p>　　因此公共接地裝置接地電阻</p><p>　?。?） 接地裝置的設(shè)計</p><p>　　單根垂直管形接地體的接地電阻</p><p>　　采用長2.5m、φ50mm的鋼管14根，沿變電所三面布置，管距≥5mm，垂直打入地下，管頂離地面0.6

89、m。管間用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。變電所的變壓器室有兩條接地干線，35kV、10kV配電室各有一條和兩條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連，電容器室有兩條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連，接地干線均采用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼。變電所接地裝置平面布置圖如圖3-15所示。</p><p><b>　　接地電阻的驗(yàn)算：</b></p><p

90、>　　滿足的接地電阻要求。式中η＝0.65在資料中查表近似地選取。</p><p>　　圖15 電機(jī)修造廠總降壓變電所接地裝置平面布置圖</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　我做的是某電機(jī)修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計.通過這次畢業(yè)設(shè)計，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進(jìn)行一次設(shè)計所要經(jīng)歷的

91、步驟，像總降壓的設(shè)計，我進(jìn)行課題分析、查資料，進(jìn)行設(shè)計，整理說明書到最后完成整個設(shè)計。作為大學(xué)階段一次重要的學(xué)習(xí)經(jīng)歷我感覺自己受益非淺，同時深深的感覺的自己的學(xué)習(xí)能力在不斷提高。</p><p>　　這次設(shè)計使我對工廠供電有了新的認(rèn)識，對總降壓變電所的設(shè)計由一無所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，事實(shí)上這次設(shè)計對我們的鍛煉是多方面的，除了對設(shè)計過程熟悉外，我們還進(jìn)一步提高了作圖，說明書編輯，各種信息

92、的分析等多方面的能力。</p><p>　　電機(jī)修造廠變電所的設(shè)計已經(jīng)按照設(shè)計原則要求設(shè)計完了，雖然能夠滿足設(shè)計任務(wù)書的要求，但是筆者認(rèn)為還要提高和改進(jìn)的地方還有很多，比如說在變電所微機(jī)保護(hù)和綜合自動化、電氣安全、節(jié)能等方面還有很多需要以后補(bǔ)充和提高的地方。在細(xì)節(jié)方面，還有許多需要精雕細(xì)琢的地方，這次沒有能夠深入下去。希望以后有機(jī)會能夠進(jìn)一步。</p><p>　　筆者認(rèn)為變電所設(shè)計以后的

93、發(fā)展方向應(yīng)該是朝著微機(jī)綜合自動化發(fā)展的。變電站微機(jī)綜合自動化可實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、電網(wǎng)安全監(jiān)控、電量和非電量監(jiān)測、設(shè)備參數(shù)自動調(diào)整、中央信號、電壓無功綜合控制、電能自動分時統(tǒng)計、事故跳閘過程參數(shù)自動記錄、事件按時排序、事故處理提示、快速處理事故、微機(jī)控制免維護(hù)直流電源供電和微機(jī)運(yùn)行一體化功能，實(shí)現(xiàn)變電所無人值班。這方面在國外現(xiàn)在發(fā)展得已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒炝?，而我國雖然雖然也發(fā)展了幾十年了，但是現(xiàn)在還是沒有普遍應(yīng)用開來。造成我國變電所微機(jī)綜合自動化發(fā)