某機(jī)械廠降壓變電所課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)</p><p>　　一．設(shè)計(jì)題目：xx機(jī)械廠降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)</p><p>　　二．設(shè)計(jì)要求：根據(jù)本廠提供的電源負(fù)載情況，確定變壓器臺(tái)數(shù)和容量，選擇變電所主接線方案和主要電氣設(shè)備，按要求寫出設(shè)計(jì)說明書和繪出主接線圖。</p><p>　　三．已知設(shè)計(jì)資料： </p><p>　　1．工廠

2、負(fù)荷情況 </p><p>　　本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為4600h。均按三級(jí)負(fù)荷設(shè)計(jì)，負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如附表。</p><p>　　2..供電電源情況 </p><p>　　本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。干線導(dǎo)線為L(zhǎng)GJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量

3、為500MVA。</p><p>　　3.氣象資料 </p><p>　　本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38℃，年平均氣溫為23℃，年最低氣溫為-4℃，年最熱月平均氣溫為30℃。</p><p>　　表1.1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料</p><p>　　第二章 負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償</p><p><b>

4、　　2.1 負(fù)荷計(jì)算</b></p><p>　　2.1.1單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式</p><p>　　a)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW） </p><p><b>　　= ， 為系數(shù)</b></p><p>　　b)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）</p><p>&l

5、t;b>　　= tan</b></p><p>　　c)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA）</p><p><b>　　=</b></p><p>　　d)計(jì)算電流（單位為A） </p><p>　　=, 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV）</p><p>　　2.1.2多組用電

6、設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式</p><p>　　a)有功計(jì)算負(fù)荷（單位為KW）=</p><p>　　式中是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.85~0.95</p><p>　　b)無功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）</p><p>　　=，是所有設(shè)備無功之和；是無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.9~0.97</p>

7、<p>　　c)視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kvA） =</p><p>　　d)計(jì)算電流（單位為A） =</p><p>　　經(jīng)過計(jì)算，得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表，如表2.1所示（額定電壓取380V）</p><p>　　表2.1各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表</p><p><b>　　無功功率補(bǔ)償&

8、lt;/b></p><p>　　變壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷</p><p>　　這時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為</p><p>　　cos=1198/1748=0.69</p><p>　　要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.63提高到0.92，低壓側(cè)須裝設(shè)的并聯(lián)電容器為</p><p>　　Q=1194（tanarccos

9、0.69-tanarccos0.92）=934.63kvar</p><p><b>　　取Q=935</b></p><p><b>　　S==1198</b></p><p>　　根據(jù)課本要求小型工廠的變電所最佳方案為一臺(tái)變壓器</p><p>　　第三章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇&l

10、t;/p><p>　　3.1變電所主變壓器的選擇</p><p>　　根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器選擇下列選擇方案：</p><p>　　a)裝設(shè)一臺(tái)變壓器 型號(hào)為S9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計(jì)算負(fù)荷。選=1250KVA>=1198KVA，即選一臺(tái)S9-1250/10型低損耗配電變壓器。</p><

11、p>　　主變壓器的聯(lián)接組均為Yyn0.</p><p>　　裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案</p><p>　　第四章 短路電流的計(jì)算</p><p>　　5.1 繪制計(jì)算電路 </p><p>　　圖5-1 短路計(jì)算電路</p><p>　　1.求K-1電的三相短路電流和短路容量</p&

12、gt;<p>　?。?）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗</p><p>　　1）電力系統(tǒng)的電抗</p><p>　　已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故</p><p><b>　　X=</b></p><p><b>　　2)架空線路</b></p&

13、gt;<p>　　查表得LGJ-150的線路電抗，而線路長(zhǎng)8km，故</p><p>　　3)計(jì)算K-1點(diǎn)短路的等效電路</p><p>　　=0.22+2.88=3.1 </p><p>　?。?）計(jì)算三相短路電流的短路容量</p><p>　　1）三相短路電流周期分量有效值</p><p>

14、;　　2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流</p><p>　　3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期全電流有效值</p><p><b>　　4 ）三相短路容量</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　2．求K-2點(diǎn)的短路電流和短路容量</p><p>　

15、　1）電力系統(tǒng)的電抗</p><p><b>　　X=3.2</b></p><p><b>　　2)架空線路</b></p><p><b>　　X=4.18</b></p><p>　　3）電力變壓器的電抗</p><p><b>　　

16、X=X=6</b></p><p>　　3）K-2點(diǎn)的總電抗</p><p>　　= 3.2+ 4.18+(6/2)=7.5</p><p>　　2）計(jì)算三相短路電流和短路容量</p><p>　　1）三相短路電流周期分量有效值</p><p>　　2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流</p>&

17、lt;p>　　3）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期全電流有效值 </p><p>　　5.5.4三相短路容量</p><p>　　以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表5-1所示。</p><p>　　表5-1短路計(jì)算結(jié)果</p><p>　　第五章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　5.

18、1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　5.1.1按工作電壓選則 </p><p>　　設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。</p><p>　　

19、5.1.2按工作電流選擇</p><p>　　設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即</p><p>　　5.1.3按斷流能力選擇</p><p>　　設(shè)備的額定開斷電流或斷流容量，對(duì)分?jǐn)喽搪冯娏鞯脑O(shè)備來說，不應(yīng)小于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪酚行е祷蚨搪啡萘?，?lt;/p><p><b>　　或</b></p&g

20、t;<p>　　對(duì)于分?jǐn)嘭?fù)荷設(shè)備電流的設(shè)備來說，則為，為最大負(fù)荷電流。</p><p>　　5.1.4 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)</p><p>　　a)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件</p><p><b>　　或</b></p><p>　　、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處

21、的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值</p><p>　　b)熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 </p><p>　　對(duì)于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所選一次設(shè)備均滿足要求。</p><p>　　表6-1 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p>　　同樣，做

22、出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)，如表6-2所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。</p><p>　　表6-2 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)</p><p><b>　　高低壓母線的選擇</b></p><p>　　查表得到，10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（12010）+806，即相母線尺寸為

23、120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。</p><p>　　高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇</p><p>　　5.1.5 10kV高壓進(jìn)線的選擇校驗(yàn)</p><p>　　采用LGJ型鋼芯鋁絞線架空敷設(shè)，接往10kV公用干線。</p><p>　　a).按發(fā)熱條件選擇由==57.7A及室外環(huán)境溫度33°，查表得，初選

24、LGJ-35,其35°C時(shí)的=149A>,滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　b).校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，最小允許截面積=25，而LGJ-35滿足要求，故選它。</p><p>　　由于此線路很短，故不需要校驗(yàn)電壓損耗。</p><p>　　5.1.2 由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) </p><p>　　采

25、用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜之間埋地敷設(shè)。</p><p>　　a)按發(fā)熱條件選擇由==57.7A及土壤環(huán)境25°，查表得，初選纜線芯截面為25的交聯(lián)電纜，其=149A>,滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　b)校驗(yàn)熱路穩(wěn)定按式，A為母線截面積，單位為；為滿足熱路穩(wěn)定條件的最大截面積，單位為；C為材料熱穩(wěn)定系數(shù)；為母線通過的三相短路穩(wěn)態(tài)電流，單位

26、為A；短路發(fā)熱假想時(shí)間，單位為s。本電纜線中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，終端變電所保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為0.5s，斷路器斷路時(shí)間為0.2s，C=77，把這些數(shù)據(jù)代入公式中得<A=25。</p><p>　　因此JL22-10000-3 25電纜滿足要求。</p><p>　　5.2 380低壓出線的選擇</p><p><b>　　5

27、.2.1鑄造車間</b></p><p>　　饋電給1號(hào)廠房（鑄造車間）的線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 </p><p>　　a）按發(fā)熱條件需選擇由=207.43A，查表，初選纜芯截面120，其=212A>，滿足發(fā)熱條件。 </p><p>　　b）校驗(yàn)電壓損耗由圖1.1所示的工廠平面圖量得變電所

28、至1號(hào)廠房距離約為288m，而查表得到120的鋁芯電纜的=0.31 （按纜芯工作溫度75°計(jì)），=0</p><p>　　c）斷路熱穩(wěn)定度校驗(yàn)</p><p>　　不滿足短熱穩(wěn)定要求，故改選纜芯截面為240的電纜，即選VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜，中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同。</p><p>　　5.2

29、.2 鍛壓車間</p><p>　　饋電給2號(hào)廠房（鍛壓車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。</p><p>　　5.2.3 電鍍車間</p><p>　　饋電給3號(hào)廠房（熱處理車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上

30、，從略）。</p><p>　　5.2.4 電鍍車間</p><p>　　饋電給4號(hào)廠房（電鍍車間）的線路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。</p><p><b>　　5.2.5 倉庫</b></p><p>　　饋電給5號(hào)廠房（倉庫）的線路，由

31、于倉庫就在變電所旁邊，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯絕緣鋁芯導(dǎo)線BLV-1000型5根（包括3根相線、1根N線、1根PE線）穿硬塑料管埋地敷設(shè)。</p><p>　　a）按發(fā)熱條件需選擇</p><p>　　由=16.2A及環(huán)境溫度26，初選截面積4，其=19A>，滿足發(fā)熱條件。 </p><p>　　b）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查表得，=2.5，因此上面

32、所選的4的導(dǎo)線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。</p><p>　　c) 所選穿管線估計(jì)長(zhǎng)50m，而查表得=0.85，=0.119，又倉庫的=8.8kW, =6 kvar，因此</p><p><b>　　<=5% </b></p><p>　　故滿足允許電壓損耗的要求。</p><p>　　5.2.6 工具車間</p&g

33、t;<p>　　饋電給6號(hào)廠房（工具車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。</p><p><b>　　5.2.7金工車間</b></p><p>　　饋電給7號(hào)廠房（金工車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法

34、同上，從略）。</p><p><b>　　5.2.8鍋爐房</b></p><p>　　饋電給8號(hào)廠房（鍋爐房）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。</p><p><b>　　5.2.9裝配車間</b></p><p>

35、　　饋電給9號(hào)廠房（裝配車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。</p><p>　　5.2.10機(jī)修車間</p><p>　　饋電給10號(hào)廠房（機(jī)修車間）的線路 亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直埋敷設(shè)（方法同上，從略）。</p><p>　　

36、5.2.11 生活區(qū)</p><p>　　饋電給生活區(qū)的線路 采用BLX-1000型鋁芯橡皮絕緣線架空敷設(shè)。</p><p>　　1）按發(fā)熱條件選擇 由I30=413A及室外環(huán)境溫度（年最熱月平均氣溫）30℃，初選BLX-1000-1240，其33℃時(shí)Ial≈455A>I30,滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　2）效驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 查表可得，最小允許截面

37、積Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。</p><p>　　3）校驗(yàn)電壓損耗 </p><p><b>　　<=5%</b></p><p>　　滿足允許電壓損耗要求。因此決定采用四回BLX-1000-1120的三相架空線路對(duì)生活區(qū)供電。PEN線均采用BLX-1000-175橡皮絕緣線。重新校驗(yàn)電壓損耗

38、，完全合格。</p><p>　　6.1變電所二次回路方案的選擇</p><p>　　a)高壓斷路器的操作機(jī)構(gòu)控制與信號(hào)回路 </p><p>　　b)變電所的電能計(jì)量回路變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計(jì)量柜，裝設(shè)三相有功電度表和無功電度表，分別計(jì)量全廠消耗的有功電能表和無功電能，并以計(jì)算每月工廠的平均功率因數(shù)。計(jì)量柜由上級(jí)供電部門加封和管理。</p>

39、<p>　　c)變電所的測(cè)量和絕緣監(jiān)察回路 變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器——避雷器柜。</p><p>　　6.2 變電所繼電保護(hù)裝置</p><p>　　6.2.1主變壓器的繼電保護(hù)裝置</p><p>　　a）裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于高壓側(cè)斷路器。</p>&l

40、t;p>　　b）裝設(shè)反時(shí)限過電流保護(hù)。采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。</p><p>　　6.2.2護(hù)動(dòng)作電流整定 </p><p>　　其中，可靠系數(shù)，接線系數(shù)，繼電器返回系數(shù)，電流互感器的電流比=100/5=20 ，因此動(dòng)作電流為：</p><p>　　因此過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為10A。<

41、;/p><p>　　6.2.3過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定 </p><p>　　因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間（10倍的動(dòng)作電流動(dòng)作時(shí)間）可整定為最短的0.5s 。</p><p>　　6.2.4過電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)</p><p>　　其中，=0.86619.7kA/(10kV/0.4kV)=0.682，

42、因此其靈敏度系數(shù)為：</p><p>　　滿足靈敏度系數(shù)的1.5的要求。</p><p>　　6.3裝設(shè)電流速斷保護(hù) </p><p>　　利用GL15的速斷裝置。</p><p>　　6.3.1速斷電流的整定：利用式，其中，，，，，因此速斷保護(hù)電流為</p><p>　　速斷電流倍數(shù)整定為(注意不為整數(shù)

43、,但必須在2～8之間)</p><p>　　8.3.2、電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)</p><p>　　利用式，其中，，因此其保護(hù)靈敏度系數(shù)為>1.5</p><p>　　從《工廠供電課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表6-1可知，按GB50062—92規(guī)定，電流保護(hù)的最小靈敏度系數(shù)為1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏度系數(shù)是達(dá)到要求的。但按JBJ6—96和JGJ/T16

44、—92的規(guī)定，其最小靈敏度為2，則這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)偏底。</p><p>　　6.4作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置</p><p>　　6.4.1裝設(shè)反時(shí)限過電流保護(hù)。</p><p>　　亦采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。</p><p>　　a)過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定,利

45、用式，其中=2，取=</p><p>　　0.6×52A=43.38A，， =1，=0.8， =50/5=10，因此動(dòng)作電流為：</p><p>　　因此過電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為7A。</p><p>　　b)過電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定</p><p>　　按終端保護(hù)考慮，動(dòng)作時(shí)間整定為0.5s。</p><p&

46、gt;　　c)過電流保護(hù)靈敏度系數(shù)</p><p>　　因無臨近單位變電所10kV母線經(jīng)聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，只有從略。</p><p>　　6.4.2裝設(shè)電流速斷保護(hù)</p><p>　　亦利用GL15的速斷裝置。但因無臨近單位變電所聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗(yàn)靈敏度系數(shù)，也只有從略。</p>&

47、lt;p>　　6.4.3變電所低壓側(cè)的保護(hù)裝置</p><p>　　a）低壓總開關(guān)采用DW15—1500/3型低壓短路器，三相均裝設(shè)過流脫鉤器，既可保護(hù)低壓側(cè)的相間短路和過負(fù)荷，而且可保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路。脫鉤器動(dòng)作電流的整定可參看參考文獻(xiàn)和其它有關(guān)手冊(cè)。</p><p>　　b）低壓側(cè)所有出線上均采用DZ20型低壓短路器控制，其瞬間脫鉤器可實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的短路故障的保護(hù)，限于篇幅，整