某鋁煉廠課程設計

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　電氣工程是一門實用性很強的科目，主要是介紹強電方面的知識和應用，它是基于工廠供電的一門介紹的比較廣泛的的學科。這次的課程設計與其說是電氣工程的，還不如說是一個工廠供電的課程設計設計，實用性很強，完全就是在給一個工廠做工廠供電的課程設計實驗。現在，雖然我們的能力還不夠，學習的知識還不多，但是，我們只要肯花時間，肯花精力，就可以作出

2、一份比較好的課程設計，達到學習和鍛煉的目的。因此，我們要借此機會，強迫自己努力去做，盡力去查找和解決不知道的問題，實實在在的把這次課程設計做好。通過這次機會，要培養(yǎng)自己獨立解決問題的能力，對工廠供電的有關方針、技術、常識、政策有一定的了解，在計算、畫圖、設計書制作等方面得到鍛煉，這些可以為將來的工作奠定基礎。</p><p>　　這次的課程設計可以分為以下部分：課程設計的目的與任務；原始資料；設計要求內容；負荷計

3、算；無功功率補償及其電容器的選擇；高壓側、低壓側電力網的導線型號及截面的選擇；變壓器的臺數和容量的選擇；變電所主接線方案設計；短路電流的計算；變電所一次設備的選擇和校驗；變電所高、低壓線路的選擇；變電所二次回路方案選擇及其繼電保護的整定；防雷和接地裝置的確定；心得體會；附錄參考文獻；附圖。</p><p>　　由于這次電氣工程課程設計的時間集中在學期期末考試階段，所以在時間上比較倉促和限于本人自己知識掌握的深度和

4、廣度，這次的設計中還有很多缺點，敬請老師們批評指正！</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言……………………………………………………………………1</p><p>　　一、課程設計的目的與任務…………………………………………3</p><p>　　二、原始資料……………………………

5、……………………………3</p><p>　　三、設計要求內容：…………………………………………………5</p><p>　　四、負荷計算…………………………………………………………6</p><p>　　五、無功功率補償及其電容器的選擇………………………………11</p><p>　　六、高壓側、低壓側電力網的導線型號及截面的選擇……………

6、14</p><p>　　七、變壓器的臺數和容量的選擇……………………………………17</p><p>　　八、變電所主接線方案設計…………………………………………19</p><p>　　九、短路電流的計算…………………………………………………22</p><p>　　十、變電所一次設備的選擇和校驗…………………………………25</p

7、><p>　　十一、變電所高、低壓線路的選擇…………………………………33</p><p>　　十二、變電所二次回路方案選擇及其繼電保護的整定……………36</p><p>　　十三、防雷和接地裝置的確定………………………………………40.</p><p>　　十四、心得體會………………………………………………………43</p>&

8、lt;p>　　十五、附錄參考文獻……………………………………………………44</p><p>　　十六、附圖………………………………………………………………45</p><p>　　一、課程設計的目的與任務</p><p>　　供電系統(tǒng)與電氣控制是自動化專業(yè)的專業(yè)課，具有很強的實踐性和工程背景，供電系統(tǒng)與電氣控制課程設計的目的在于培養(yǎng)學生綜合運用供電系統(tǒng)與電氣

9、控制的知識和理論分析和解決供電系統(tǒng)設計問題，使學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規(guī)范和方法，提高學生調查研究、查閱文獻及正確使用技術資料、標準、手冊等工具書的能力，理解分析、制定設計方案的能力，設計計算和繪圖能力，實驗研究及系統(tǒng)調試能力，編寫設計說明書的能力。</p><p><b>　　二、原始資料</b></p><p>　　某鋁廠總平面圖（附圖）&

10、lt;/p><p>　　某鋁廠負荷情況：本場多數車間為兩班制，年最大負荷利用小時為4800h，日最大負荷持續(xù)時間8h,。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷外，其余都屬于三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。照明及類似的家用電器均為單相，額定電壓為220V，本廠的負荷統(tǒng)計資料如附表所示。</p><p>　　供電電源情況：按照某鋁廠與當地供電部門簽訂的供電協(xié)議規(guī)定，本場可

11、由附近一條10KV的公用電源線去的工作電源。該干線的走向參看某鋁廠總平面圖（見附圖），干線的首端距本廠8Km，干線首端所裝高壓斷路器的斷流容量為500MVA，為滿足某鋁廠二級負荷的要求，可采用高壓或低壓聯(lián)絡線由臨近的單位去的備用電源。</p><p>　　氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為40度，年平均氣溫為22度，年最低氣溫為-10度，年最熱月平均最高氣溫為33度，年最熱月平均氣溫為26度，年最熱月地下0.8

12、米處平均溫度25度。年主導風向為東北風，年雷暴雨日數22天。</p><p>　　地質水文資料：本地區(qū)海拔500m,底層以砂粘土為主，地下水位為2m。</p><p>　　該廠年最大有功負荷利用小時數</p><p>　　Tmax=4800小時</p><p>　　該廠鑄造車間、電鍍車間和鍋爐車間為二級負荷，其余為三級負荷。</p>

13、;<p><b>　　電源條件：</b></p><p>　　距該廠8公里處，有一條10KV的公用電源線，干線的斷流容量為：500MVA。</p><p><b>　　氣象及其他有關資料</b></p><p>　　要求車間變電所低壓側的功率因數不低于0.85。高壓側功率因數不低于0.9。</p>

14、<p>　　年平均溫度、最高溫度和最低溫度</p><p>　　年最高溫度 年平均溫度 年最低氣溫 </p><p>　　40℃ 22℃ -10℃</p><p>　　年最熱月平均最高溫度 年最熱月平均溫度</p><p>

15、　　33℃ 26℃</p><p>　　年最熱月地下0.8m處平均溫度</p><p><b>　　25℃</b></p><p><b>　　三、設計要求內容：</b></p><p>　　計算鋁冶煉廠各個車間的總計算負荷和無功功率計算及其補償。并確

16、定為提高功率因數所需的補償容量。</p><p>　　選擇該鋁冶煉廠總降壓變電所、各個車間變電所的變壓器臺數及額定容量。</p><p>　　選擇和確定鋁冶煉廠高壓供電系統(tǒng)（包括供電電壓，總降壓變電所一次接線圖，場內高壓電力網接線）。</p><p>　　選擇高壓、低壓電力網導線型號及截面。</p><p>　　選擇變電所主要變壓器臺數、容量

17、類型。</p><p>　　畫出變電所主接線方案設計圖。</p><p><b>　　短路電流的計算。</b></p><p>　　選擇和校驗變電所的一次電氣設備。</p><p>　　變電所高、低壓線路的選擇。</p><p>　　變電所二次回路方案選擇及其繼電保護的整定。</p>

18、<p>　　防雷和接地裝置的確定。</p><p>　　選擇電壓干線、支線上的熔絲及其型號。</p><p><b>　　結束語</b></p><p><b>　　附錄參考文獻</b></p><p><b>　　四、負荷計算</b></p><

19、;p>　　某鋁冶煉廠負荷統(tǒng)計資料：</p><p>　?。ㄒ唬┴摵傻挠嬎愫蜔o功功率計算：</p><p>　　在負荷計算時，采用需要系數發(fā)對各個車間進行計算，并將照明和動力的部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。具體步驟如下。</p><p><b>　　鑄造車間：動力部分</b></p><p><

20、;b>　　； ； ；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　照明部分</b></p><p><b>　??； ； ； </b></p>&

21、lt;p><b>　??； </b></p><p>　　鍛壓車間: 動力部分</p><p><b>　?。?； ；</b></p><p><b>　??； </b></p><p><b>　　; </b></p><p>

22、;<b>　　照明部分</b></p><p><b>　?。?； ； </b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　金工車間: 動力部分</p><p><b>　??； ； ； </b></p><p&g

23、t;<b>　??； </b></p><p><b>　??； </b></p><p><b>　　照明部分</b></p><p><b>　??； ； ； </b></p><p><b>　??； </b></p>

24、<p>　　工具車間: 動力部分</p><p><b>　??； ； ； </b></p><p><b>　??； </b></p><p><b>　??； </b></p><p><b>　　照明部分</b></p>&l

25、t;p><b>　　； ； ； </b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　電鍍車間: 動力部分</p><p><b>　?。?；；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>

26、<b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　照明部分</b></p><p><b>　??； ； ； </b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　熱處理車間: 動力部分</p><p><b

27、>　　；；；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　照明部分</b></p><p><b>　　； ； ； </b></p><p>

28、;<b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　轉配車間：動力部分</b></p><p><b>　??；；；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><

29、;p><b>　　照明部分</b></p><p><b>　??； ； ； </b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　機修車間：動力部分</b></p><p><b>　??；； ；</b>

30、</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　照明部分</b></p><p><b>　?。?； ； </b></p><p><b>　　；</b

31、></p><p><b>　　鍋爐車間：動力部分</b></p><p><b>　??；；；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　照明

32、部分</b></p><p><b>　?。?； ； </b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　倉庫車間：動力部分</b></p><p><b>　??；；；</b></p><p>

33、;<b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　照明部分</b></p><p><b>　?。?； ； </b></p><p><b>　　；</b></p><

34、p><b>　　生活區(qū)照明</b></p><p><b>　?。?；；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　總負荷計算：</b></p>

35、<p>　　取全廠的同時系數為 ; 則全廠的計算負荷為：</p><p>　　五、無功功率補償及其電容器的選擇</p><p><b>　　1、無功補償的目的</b></p><p>　　無功補償的目的是系統(tǒng)功率因數低，降低了發(fā)電機和變壓器的出力，增加了輸電線路的損耗和電壓損失。所以，電力系統(tǒng)要求功率因數不能低于一定的值（變

36、壓器低壓側的不能低于0.85和變壓器高壓側的不能低于0.9）。因此，必須對電力系統(tǒng)進行公里因數的補償。</p><p>　　2、改善功率因數的有效途徑</p><p>　?。?）提高自然功率因數：合理的選擇和使用電氣設備，減少用電設備的本身所吸收的無功功率，即提高自然功率因數是改善功率因數的基本措施。</p><p>　?。?）采取人工補償方法提高功率因數：采用無功

37、功率補償裝置在供電系統(tǒng)中所承擔的作用是提高電網的功率因數，降低供電變壓器及輸電線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，入選擇或使用不當，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大燈諸多因數，目前，提高功率因數常用的方法是裝設電容器補償無功。</p><p>　?。?）無功補償的計算</p><p>　　由以上計算可以得到

38、在變壓器低壓側的視在負荷為：</p><p>　　因為本產是兩班制，所以取供電系統(tǒng)的有功和無功負荷系數分別為：</p><p><b>　??；</b></p><p>　　此時低壓側的平均功率因數為：</p><p>　　為使高壓側的功率因數0.90 ； </p><p>　　則在低壓側補償后的

39、功率因數應該高于0.90，所以取 </p><p>　　要使低壓側的功率因數由0.7272提高到0.95，則低壓側需裝設的并聯(lián)電容器容量為：</p><p>　　——供電系統(tǒng)的有功負荷系數；</p><p><b>　　——補償比 ；</b></p><p><b>　　——全廠有功功率；</b>

40、</p><p>　　取則補償后變壓器低壓側的視在計算負荷為：</p><p><b>　　計算電流為</b></p><p>　　因此選擇2組型號為BSMJ0.4-200-3W的自愈式低壓并聯(lián)補償電容器，其基本參數見下表：</p><p>　　變壓器的功率損耗為：</p><p>　　變壓器的高

41、壓側的計算負荷：</p><p>　　補償后的變壓器高壓側的功率因數為：</p><p>　　所以還要對高壓側進行補償，則在高壓側要并聯(lián)的電容容量為：</p><p>　　再次補償后的視在計算功率為：</p><p>　　補償后的功率因數為：</p><p><b>　?。M足條件）</b><

42、;/p><p>　　在變壓器高壓側選擇兩組型號為BSMJ11-15-3W的自愈式低壓并聯(lián)補償電容器，其參數見如下表：</p><p>　　六、高壓側、低壓側電力網的導線型號及截面的選擇</p><p>　　6.1 架空線的優(yōu)點</p><p>　?。?）設備簡單、造價低。架空線和電纜線相比較，電纜線的造價約為架空線的是四倍。</p>

43、<p>　?。?）架空線露置，可以依靠定期的巡線來及時的發(fā)現缺陷和故障，這樣可以很方便的進行維修，電纜線 鋪設在地下，比較不容易發(fā)現故障地點，維修比較困難，修復的工作量大。</p><p>　?。?）架設架空線可以利用空氣絕緣，造建比較容易這是一個很大的優(yōu)點，電纜線還要進行精細的絕緣考慮，但是架空下要使用的空間比較大，占地面積大，這個在廠區(qū)密集和人員密集的地方比較不適宜采用。并且還會影響城市美化。&l

44、t;/p><p>　　由于公共電源干線離廠區(qū)比較近，架設架空線不會影響到大街上的居民生活的方便和對城市美化影響也比較小，考慮到價格問題，所以綜上所述，選擇架空線比較合理經濟。</p><p>　　6.2 為了保證供電系統(tǒng)安全可靠和優(yōu)質經濟運行，選擇導線和電壓截面時必須考慮如下因數：</p><p>　　6.2．1發(fā)熱允許值</p><p>　　導

45、線和電纜在通過正常最大負荷電流即為計算電流時產生的發(fā)熱溫度，不應該超過其正常運行時的最高允許溫度。</p><p>　　6.2.2電壓損耗條件</p><p>　　導線和電纜在通過正常的最大負荷電流時的電壓損耗，不應該超過其正常時候的最大運行允許的電壓損耗，對于工廠內部的較短距離的高壓線，可以不進行電壓損耗的校驗。</p><p>　　6．2.3經濟電流密度<

46、/p><p>　　35kv及以上的高壓線路及以下的但是距離較長電流較大的線路，其導線截面適宜按經濟電流密度來選擇，意識線路的年費用支出最少。所選截面，就為“經濟界面”，此種選擇的原則，就為“年費用支出最少”原則。</p><p>　　6．2.4導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應該小于最小允許截面。對于電纜，不必考慮其機械強度，但是需要校驗其的短路熱穩(wěn)定度。對于母線也應該校驗其的熱穩(wěn)定度。對于絕

47、緣導線和電纜，還要滿足工作電壓的條件。</p><p>　　6.3按發(fā)熱條件選擇</p><p>　　6.3.1 10kv高壓線的選擇校驗</p><p>　　對于變壓器一次側的計算電流</p><p>　　查表得jec=1.15</p><p>　　Aec=63.52/1.15=55.23()</p>

48、<p>　　選用LGJ-50型號的鋼芯鋁絞線</p><p>　　6.3.2 變壓器低壓側的導線選擇</p><p><b>　　低壓側電流計算</b></p><p>　　可以選用兩條480的矩形鋁母線，一條的寬*厚=（80*6） 。</p><p>　　6.3.3 380的出線的選擇校驗</p>

49、<p>　　以上都是查表和計算所得，取的導線盡量可靠安全經濟。</p><p>　　注：BBX是帶有玻璃絲編織橡膠絕緣的銅心線.</p><p>　　七、變壓器的臺數和容量的選擇</p><p>　　選擇總壓降變電所的數量和容量時，應考慮一下的分類：</p><p>　　用電負荷的分類以及不能供電中斷的程度。</p>

50、<p><b>　　電源可供進線的條件</b></p><p>　　工廠負荷的均衡性，為減少電能消耗，有時需要選擇臉兩臺變壓器。</p><p>　　工廠中有無大型沖擊負荷，如大型高壓電動機、大型電爐等。</p><p>　　運輸及建筑物的高度等。</p><p>　　總降壓變電所的變壓器對投資的影響很大，

51、變壓器臺數多消耗材料多，并使系統(tǒng)接線復雜，增加維護管理工作。</p><p>　　可靠性的計算結果表明，總壓降變電所中設備兩臺變壓器，不間斷供電是有保證的。兩臺變壓器的備用方式有以下兩種：</p><p>　　名備用：兩臺變壓器按照100%的負荷選擇；</p><p>　　暗備用：每臺變壓器都按最大負荷的70%選擇，正常情況下兩臺變壓器都參加工作。這時，每臺變壓器均

52、承擔50%最大負荷，變壓器在正常情況下的負荷率均為5%/70%約等于70%，完全滿足經濟工作的要求。在故障情況下，由于，,所以可以過負荷1.4倍，8h，即為1.4*70%=100%，承擔全部最大負荷。這種備用方式既能滿足正常工作時經濟運行的要求，又能在故障情況下承擔全部負荷，是比較合理的備用方式，與明備用不同的是，切除部分直到30%的負荷，而明備用則需要。由于變壓器在故障情況下可以切除部分負荷，從時間上和負荷調整上都能做到。因此，這種備

53、用方式得到比較廣泛的應用。</p><p>　　該廠的鑄造車間、電鍍車間和鍋爐車間是二級負荷。對于電源的供電需求的要求比較高，適宜采用兩臺變壓器，以便在一臺變壓器發(fā)生故障時或者檢修時，另一臺變壓器可以滿足對二級負荷的供電需求。暗備用每臺變壓器按最大負荷的70%選擇，正常情況下2臺變壓器都參與工作，每臺變壓器承擔50%的負荷，為了保證供電的可靠性和經濟性選擇暗備用工作方式。</p><p>

54、　　變電所主變壓器臺數的選擇</p><p>　　變壓器臺數應該根據負荷特點和經濟運行來選擇。當符合下列條件之一時，適宜裝設兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性變化較大；集中符合較大；所以結合本廠的特點，考慮到二級負荷的安全、可靠地供電，故選擇兩臺變壓器。</p><p>　　（二）變電所變壓器容量選擇</p><p>　　在暗備用工作方式下，變壓器的容量

55、按最大負荷的70%選擇。</p><p>　　所以，選擇兩臺變壓額定器容量為，電壓等級為10KV的變壓器。</p><p>　　型號為 ，其主要技術參數如下表所示：</p><p>　　八、變電所主接線方案設計</p><p>　　8.1變電所主接線的選擇原則</p><p>　　（1）當滿足運行要求時，應盡量少用或不

56、用斷路器，這樣可以節(jié)省投資。</p><p>　?。?）當供電電源只有一條線路時，變電所裝設單臺變壓器時，適宜采用線路變壓器主接線。</p><p>　?。?）當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應該采用由斷路器分段的單母線接線。分段熔斷器除具有分段隔離開關的作用外，與繼電保護配合，還能切斷負荷電流、故障電流以及實現自動分、合閘。另外，檢修故障段母線時，可直接作分段斷路器分段隔離開關，而

57、且不引起正常母線的停電，保證其繼續(xù)正常運行。</p><p>　?。?）變電所的接線應該從安全、可靠、靈活、經濟出發(fā)。</p><p>　?。?）為了限制配出線短路電流，既有多臺主變壓器同時運行的變電所，應該采用變壓器分裂運行。</p><p>　?。?）街在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；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。</p>

58、<p>　?。?）當低壓母線為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，適宜裝設閘刀開關和隔離出頭。</p><p>　?。?）變壓器低壓側為0.4kv的總開關宜采用低壓熔斷器或隔離開關。當有繼電保護或者自動切換電源時，低壓側總開關和母線分段開關均應該采用斷路器。</p><p>　　（9）由地區(qū)電網供電的配電所電源出線處

59、，宜裝設供計費用的裝用電壓、電流互感器。</p><p>　?。?0）6—10KV固定式配電裝置的出線測，在架空線路或者有反饋可能的電纜出線回路，應該裝設線路隔離開關。</p><p>　?。?1）采用6—10KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應該在電源測裝設隔離開關。</p><p>　　8.2 變電所的主接線方案的選擇</p><p>

60、　　方案一：高、低壓測均采用單母線分段。優(yōu)點是用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的母線段引出兩個回路，用兩個母線供電，當一段母線出線故障時，分段熔斷器可以自動切除故障母線，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶斷電，當然，其缺點為當一段母線或母線隔離開關檢修時該母線必須停電，當出線為雙回路時，常使架空線出現交叉跨越，擴建時候要向兩個方向均衡擴建。</p><p>　　方案二：單母線分段帶旁路。優(yōu)點是具有

61、單母線分段全優(yōu)點，在檢修斷路器時不會中斷對用戶的供電。缺點是這種常用于大型電廠和變電中樞，投資費用較大。</p><p>　　方案三：高壓采用單母線、低壓采用母線分段。優(yōu)點在于任一主變壓器檢修或者發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速的恢復對整個變電所的供電。缺點是在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所還是要停電。</p><p>　　以上三種方案均能滿足主接線的要求，采用第三方

62、案時雖然經濟性最好，但是它的可靠性不如方案一和方案二， 要是采用方案二，要使用的斷路器比較多，接線比較復雜，投資費用較高，不符合經濟性。因此，在這里采用方案一，這樣既可以滿足要求，經濟上也是可以接受的。</p><p><b>　　九、短路電流的計算</b></p><p>　　9.1短路電流的概述</p><p>　　供電系統(tǒng)應該正常地不間

63、斷可靠地供電，以保證生產和生活的正常進行。但是，供電系統(tǒng)上午正常運行常常因為短路故障而發(fā)生停電。</p><p>　　造成短路的原因有電器設備的載流部分絕緣損壞、誤操作、雷擊或者過電壓擊穿等。由于誤操作產生的故障約占全部短路的70%，短路電流值通常是正常電流的十幾倍甚至是幾十倍。當它通過電器設備時，設備溫度急劇升高，過熱使設備加速老化或損壞，同時會產生很大的電動力，是設備的載流部分變形或損壞，所以在選用設備時要考

64、慮其在過流時的穩(wěn)定性。</p><p>　　供電系統(tǒng)中短路的類型與其電源的中性點是否接地有關。短路的基本類型為三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。</p><p>　　9.2 計算短路電流的目的</p><p>　　（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需要進行必要的短路電流計算；</p>

65、<p>　　（2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又節(jié)省資金，這就需要進行全面的段路電流計算；</p><p>　?。?）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需要以各種短路電流為依據。</p><p>　?。?）在接地裝置的設計，也需要短路電流。</p><p><b>　　9.3短路電流計算&l

66、t;/b></p><p>　　本廠的供電系統(tǒng)如簡圖一所示。采用兩路電源供電，一路為距離本廠8km的公共電源干線，該干線的首端高壓熔斷器的斷流容量為500MVA；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡線。下面計算本變電所高壓線母線（10kv）上k-1點短路和低壓側母線上（0.38kv）k-2點的短路電流和短路容量。 </p><p>　　下面采用標幺制來確定短路電流計算。</p><

67、p><b>　　確定基準值</b></p><p><b>　　取 , ， </b></p><p><b>　　所以： ； </b></p><p>　　計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值。</p><p>　　電力系統(tǒng)的電抗標幺值：</p><

68、p>　　架空線的電抗標幺值：查手冊可得，因此：</p><p>　　3)電力變壓器的電抗標幺值：由所選的變壓器的技術參數得，因此：</p><p>　　可繪得短路等效電路圖如圖所示。</p><p><b>　　圖二</b></p><p>　　計算K-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量</p

69、><p><b>　　總電抗標幺值：</b></p><p>　　三相短路電流周期分量有效值；</p><p><b>　　其它三相短路電流：</b></p><p><b>　　沖擊電流為：</b></p><p><b>　?。?lt;/b&g

70、t;</p><p><b>　　4）三相短路容量：</b></p><p>　　四、計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　總電抗標么值：</b></p><p>　　三相短路電流周期分量有效值：</p><p><b&g

71、t;　　其他三相短路電流：</b></p><p><b>　　沖擊電流為：</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　三相短路容量：</b></p><p>　　十、變電所一次設備的選擇和校驗</p><p&g

72、t;　　（1）變電所高壓側一次側設備的選擇</p><p>　　根據機械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側采用天津市長城電器有限公司生產的JYN2-10(Z)型戶內移開式交流金屬封閉開關設備。次高壓開關柜的型號為：JYN2-10/4ZTTA。其內部高壓一次設備根據本廠需求選取。設備初選如下：</p><p>　　高壓斷路器的選擇和校驗</p><p>　　高壓斷路器的指標

73、主要有額定電壓、額定電流、斷流容量。在進行設備選擇時我們主要考慮的也是這三者。</p><p>　?、?高壓斷路器的額定電壓須大于等于工作電網電壓。</p><p>　?、?高壓斷路器的額定遮斷容量必須大于或等于其安裝處的短路容量。</p><p>　?、?其額定斷流能力必須大于或等于其安裝處的最大短路電流。</p><p>　?、?如果斷路

74、器裝在較其額定電壓低的電路中，其遮斷容量也相應的減少。</p><p>　　注：：電網電壓；：斷路器的額定電壓。</p><p><b>　　高壓斷路器的校驗。</b></p><p>　　⑴ 動穩(wěn)定度的校驗。按三相短路沖擊電流校驗。</p><p>　?、?熱穩(wěn)定度的校驗。按三相短路穩(wěn)態(tài)電流和短路發(fā)熱假想時間校驗。&l

75、t;/p><p><b>　　電壓：</b></p><p><b>　　電流：</b></p><p><b>　　開斷電流：</b></p><p><b>　　斷路器選擇：</b></p><p><b>　　校驗：&l

76、t;/b></p><p><b>　?。ㄔO=5S）</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>　　當t=4s時</b></p><p>　　所以 ：熱穩(wěn)定校驗合格</p><p><b>　　動穩(wěn)

77、定校驗：</b></p><p>　　所以 ；動穩(wěn)定校驗合格</p><p>　　所以，選擇ZN24-10/1250-20滿足要求。該系列為戶內真空斷路器。</p><p>　　2.離開關的選擇與校驗</p><p>　　10KV側進線隔離開關的選擇與校驗</p><p>　　選擇屋外GN8-10/400

78、型隔離開關</p><p>　　同理：經校驗符合動熱穩(wěn)定要求。</p><p>　　380V側出線刀開關的選擇與校驗</p><p>　　(1) 根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇HD13-1500/30刀開關。</p><p>　　同理：經校驗符合動熱穩(wěn)定要求。</p><p><b>　　3.

79、熔斷器的選擇</b></p><p>　　(1) 保護10kV側所用的熔斷器的選擇</p><p>　　=1.05=1.05×=2.89A</p><p>　　=×=1.5×=4.12A</p><p>　　由于交流高壓熔斷器的切斷短路電流的能力是用額定容量來表示的，所以應計算短路容量，短路電流采用沖

80、擊電流有效值。</p><p>　　==×10.5×5.12=93.1MVA</p><p>　　RN2-10/100型戶內高壓限流式熔斷器參數</p><p>　　熔件電流規(guī)格化可選用 =50A</p><p>　　額定電流為 =100A>=50A>=2.89A</p><p>　

81、　所以滿足額定電流選擇的條件。</p><p>　　額定切斷容量 =500MVA>=89.54MVA</p><p>　　所以滿足額定斷流容量的選擇條件。</p><p>　　保護380V側所用變熔斷器的選擇</p><p>　　=1.05=1.05×=80A</p><p>　　=×=1.

82、5×=114A</p><p>　　由于交流低壓熔斷器的切斷短路電流的能力也是用額定容量來表示的，所以應計算短路容量，短路電流采用沖擊電流有效值。</p><p>　　==×0.38×1.52×3.239=3.22MVA</p><p>　　額定電流為 =1500A==114A>=80A</p><

83、p>　　同理：滿足額定電流選擇的條件。</p><p>　　額定切斷容量=40MVA>=3.22MVA</p><p>　　所以滿足額定斷流容量的選擇條件。 </p><p>　　絕緣子型號的選擇和校驗</p><p>　　高壓部分：選擇ZA-10Y 抗彎強度：(戶內支柱絕緣子)</p><p>　

84、　校驗條件： 母線采用平放在絕緣子上的方式，則</p><p><b>　?。ㄟ@其中）</b></p><p>　　所以 ，高壓部分滿足要求。</p><p>　　低壓部分：ZA-6Y 抗彎強度： (戶內支柱絕緣子)</p><p>　　校驗條件： 導線采用平放在絕緣子上的方式，則</p>&l

85、t;p><b>　?。唬ㄟ@其中）</b></p><p>　　所以，低壓部分也是滿足要求的。</p><p><b>　　母線的穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　高壓部分母線動穩(wěn)定的校驗：</p><p>　　校驗條件為： TMY母線材料的最大的允許應力為</p><

86、p>　　10kv母線的短路電流 ；三相短路時所受的最大的電動力是：</p><p><b>　　母線的彎曲力矩：</b></p><p><b>　　母線的截面系數：</b></p><p>　　母線在三相短路時的計算應力：</p><p>　　由上可得： 滿足動穩(wěn)定的要求。</p&g

87、t;<p>　　高壓母線的熱穩(wěn)定校驗：</p><p>　　校驗條件： 查資料可得：</p><p><b>　　銅母線的</b></p><p><b>　　取 ；</b></p><p><b>　　母線的截面：</b></p><p>

88、;<b>　　允許的最小截面：</b></p><p>　　所以由上可得： 該母線的熱穩(wěn)定滿足條件。</p><p>　　低壓部分母線的動穩(wěn)定校驗：</p><p><b>　　校驗條件： </b></p><p>　　TMY母線材料的最大的允許應力為</p><p>　

89、　380V的母線的短路電流為 三相短路時所受的最大的電動力為：</p><p><b>　　母線的彎曲力矩為：</b></p><p><b>　　母線的截面系數：</b></p><p>　　母線在三相短路時的應力為：</p><p>　　可得： 滿足條件。</p><p&

90、gt;　　低壓母線的熱穩(wěn)定校驗：</p><p>　　校驗條件： 查資料可得：</p><p><b>　　銅母線的</b></p><p><b>　　取 ；</b></p><p><b>　　母線的截面：</b></p><p><b>

91、　　允許的最小截面：</b></p><p>　　所以由上可得： 該母線的熱穩(wěn)定滿足條件。</p><p>　　十一、變電所高、低壓線路的選擇</p><p>　　為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質、經濟，選擇導線和電纜時應該滿足下列條件： 發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經濟電流密度；機械強度。</p><p>　　根據設計經驗：一般10

92、KV以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于抵押照明線路，因對電壓水平要求較高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，在校驗其的發(fā)熱條件和機械強度。</p><p><b>　　高壓線路導線的選擇</b></p><p>　　架空進線后接了一段交聯(lián)乙烯絕緣電力電纜YJV-3*50作為引入線。高壓側計算電流為所選的電纜的

93、允許載流量：</p><p><b>　　滿足發(fā)熱的條件。</b></p><p><b>　　低壓線路導線的選擇</b></p><p>　　由于沒有在車間里面在設置變電所，所以在總變電所出來的電壓等級是一樣的380V。進入各個車間的導線采用TN-C-S 系統(tǒng)；從變電所出來，到達各個車間和宿舍用埋地電纜供電，采用的電纜為

94、YJL22--鋁芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套鎧裝電力電纜根據其中不同的車間來選擇不同的導線截面，但是其必須滿足的條件是：</p><p>　　相線截面的選擇必須滿足發(fā)熱條件：</p><p>　　中性線（N線）截面的選擇，這里采用的為一般的三相四線制，要滿足</p><p>　　保護線（PE線）的截面選擇</p><p><b>　

95、　一、時，</b></p><p><b>　　二、</b></p><p><b>　　三、</b></p><p>　　4、保護中性線（PEN線）的選擇，選?。∟線）和（PE線）較大的截面的。</p><p>　　注:車間電流根據；因為照明的計算電流總電流，但是接線的時候是在三相里接

96、出一相來，作為均衡，負荷盡量平衡。并且對車間電流進行近似處理，取整。</p><p>　　電纜的電流計算根據口訣近似計算；（并盡量考慮到維修的方便，能相同類型的電纜盡量相同）</p><p>　　10下五，100上二； </p><p>　　25、35，四、三界；. 70、95，兩倍半。 穿管、溫度，八、九折。 裸線加一

97、半。 銅線升級算。</p><p>　　十二、變電所二次回路方案選擇及其繼電保護的整定</p><p>　?。ㄒ唬?二次回路方案選擇</p><p>　　1）二次回路電源選擇</p><p>　　二次回路操作電源有直流電源和交流電源兩種。</p><p>　　蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆

98、炸的危險，由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經濟性差。</p><p>　　考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資可以較少，而且工作也可靠，維護方便，所以，這里采用交流操作電源。</p><p>　　2）高壓斷路器的控制和信號回路</p><p>　　高壓斷路器的控制回路取決于操作機構的形式和操作電源的類別。結合上面設備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機

99、構的斷路器控制和信號回路。</p><p>　　電測量儀表與絕緣監(jiān)視器</p><p>　　這里根據GBJ63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應絕緣監(jiān)視裝置。</p><p>　　1、10kv電源進線上，電能計量柜裝設有功電能表和無功電能表，為了解負荷的大小，還要裝設一只電流表。</p><p>　　2、變電所的每段母線上，裝

100、設電壓表測量電壓并裝設絕緣監(jiān)測裝置。；</p><p>　　3、電力變壓器高壓側：裝設電流表和有功電能表各一只。</p><p>　　4、380V的電源進線和變壓器低壓側：各裝設一只電流表。</p><p>　　5、低壓動力線路：裝設電流表一只。</p><p>　　電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置</p><p>　　在二次

101、回路中安裝自動重合裝置（ARD）、備用電源自動投入裝置（APD）.</p><p><b>　　繼電保護的整定</b></p><p>　　繼電保護要求具有選擇性、速動性、可靠性及其靈敏性。</p><p>　　由于本廠的高壓線路不長，容量不是很大，所以，繼電保護相對比較簡單。對線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過流保護和瞬時動作的電流速斷保

102、護；對線路的單相接地保護采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變電所高壓母線上，用于動作信號。</p><p>　　繼電保護裝置的接線方式采用兩相繼電保護式接線；繼電保護裝置的操作方式采用交流作為電源供電中的“去分流跳閘”操作方式。帶時限過流保護采用反時限過流保護裝置。型號都采用GL-25/10 。它具有的優(yōu)點是繼電數量大大減少，而且可同時實現電流速斷保護，采用交流操作，運行簡單經濟和投資可以大大降低。</p>

103、<p>　　在這次設計中對變壓器的裝設過流保護、速斷保護裝置；在低壓側采用相關斷路器實現三段保護。</p><p><b>　　變壓器繼電保護</b></p><p>　　變電所內裝設有兩臺10.0.4kv 800KVA的變壓器。低壓母線側三相短路電流為 ；高壓側繼電保護用電流互感器的變化為LQJ-10-300/5A，繼電器采用GL-25/10型，接成兩相兩

104、繼電器方式。下面整定該繼電器的動作電流，動作時限和速斷電流倍數。</p><p>　　過電流保護動作電流的整定：</p><p><b>　　故其動作電流為：</b></p><p>　　所以，動作電流整定為5A。</p><p>　　b)過流保護速斷電流倍數的整定</p><p>　　由于這個變

105、電所是終端變電所，因此其過流保護的10動作電流的動作時限整定為0.5S。</p><p>　　C)電流速斷保護速斷電流倍數的整定</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　故其速斷電流為：</b></p><p>　　因此速斷保護的速斷電流倍數為： 。</p>

106、<p>　　2）10kv測繼電保護</p><p>　　在此選用GL-25/10型繼電器，由以上的條件得計算數據：變壓器一次側過電流保護的10倍動作時限為0.5S。過電流保護采用兩相繼電器試接線；變比為300/5保護用電流互感器動作電流為4.5A。下面對高壓母線處的過電流保護裝置KA1進行整定。</p><p>　　整定KA1 的動作電流：</p><p&

107、gt;<b>　　取 ,</b></p><p><b>　　所以:</b></p><p>　　根據GL-25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為4.5A。</p><p>　　整定KA1的動作時限：</p><p>　　母線三相短路電流反映到KA1中的動作電流;</p><p

108、>　　對KA2的動作電流的倍數：即為：</p><p>　　所以由10倍動作電流的動作時限曲線差的KA1的動作時限為。</p><p>　　3）380V低壓側斷路器的保護</p><p><b>　　正定項目：</b></p><p>　　瞬時過電流脫扣動作電流整定</p><p>　　滿足

109、 ， ：對萬能斷路器取1.35 ；對塑殼斷路器取2-2.5。</p><p>　　短延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定：</p><p><b>　　滿足</b></p><p>　　另外還要滿足前后保護裝置的選擇性要求，前一級保護動作時間比后一級至少長一個時間級差0.2S（0.4,0.6）。</p><p>　　長

110、延時過流脫扣器動作電流和動作時間整定</p><p><b>　　滿足：</b></p><p>　　過流脫扣器與被保護線路配合要求：</p><p>　　滿足： ；：絕緣導線和電纜允許短時過和服倍數。</p><p>　　熱脫口器動作電流整定</p><p>　　滿足： ，一般應通過實際運行進

111、行檢驗。</p><p>　　十三、防雷和接地裝置的確定</p><p>　　（一）防雷裝置的確定</p><p>　　雷電引起的大氣過電壓會對電器設備和變電所的建筑物產生嚴重的危害，因此，在變電所必須采取有效的防范措施，以保證電器設備的安全。</p><p><b>　?。ǘ┲睋衾椎姆乐?lt;/b></p>

112、<p>　　根據變電所雷擊目的物的分類，在變電所的集中建筑物應該裝設直擊雷的保護裝置。在進線段的1km長度內進行直擊雷保護。防直擊雷的常用設備為避雷針。所選用的避雷器：接閃器采用直徑10mm的圓鋼；引線采用直徑6mm的圓鋼;接地體采用三根2.5m長的50mm*50mm*50mm的角鋼打入地中再并聯(lián)后與引下線可靠連接。</p><p><b>　　雷電侵入波保護</b></p

113、><p>　　由于雷電侵入波比較常見，而且危害性較強，對其的保護非常重要。對變電所來說，雷電侵入波保護利用閥式避雷器以及與閥式避雷器相配合的進線保護段；為了其內部的變電器和電器設備得以保護，在配電裝置內安放閥式避雷器。</p><p><b>　　接地裝置確定</b></p><p>　　接地裝置為接地線和接地體的組合，結合本廠實際條件選擇接地裝置

114、：交流電器設備科采用自然接地體，比如建筑物的鋼筋和金屬管道。本廠的大接地體采用扁鋼，經過校驗，截面積選擇為80,厚度為4。</p><p>　　銅接地線截面的選擇：低壓電器設備地面上的外露部分截面為2，電纜的接地芯截面積為1.5。</p><p>　　所用的接地電阻選擇：</p><p>　　經過查表得接地電阻應滿足</p><p>　　根據

115、經驗工式： 其中：為同一電壓的具有電聯(lián)系的架空線路的總長度；為同一電壓的具有電聯(lián)系的電纜線路總長度。</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　因此，變電所的接地電阻要選擇為。</p><p><b>　　十五、附錄參考文獻</b></p><p>　　1、《電氣工程基礎》 20

116、05年9月第一版 華中科技大學出版社 熊信銀 編</p><p>　　2、《繼電保護的應用》 1984年10月第一版 水利電力出版社 布列克浡恩 著</p><p>　　3、《工礦企業(yè)660V供電》 1997年6月第一版 煤炭工業(yè)出版社 顧永輝 編</p><p>　　4、《工廠供電》2005年7月第四版 機械工業(yè)出版社 劉介才 編</p>

117、<p>　　5、《實用供配電技術手冊》 2000年1月第一版 中國水利水電出版社 劉介才 編</p><p>　　6、《工廠常用電氣設備手冊下冊補充本（一），（二）》 2003年2月第一版 中國電力出版社</p><p>　　7、《10kv及以下供配電設計與安裝圖集》： 2002年1月第一版 煤炭工業(yè)出版社 王子午 編</p><p>　　8、《建筑