單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計--某機(jī)械廠降壓變電所電氣設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計）</b></p><p>　　某機(jī)械廠降壓變電所電氣設(shè)計</p><p>　　系 部 自動控制工程系 </p><p>　　專 業(yè) 名 稱 發(fā)電廠及電力系統(tǒng) </p><p>　　班 級 電 力 1101 <

2、;/p><p>　　2012年10月18日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　為保障本機(jī)械廠生產(chǎn)安全進(jìn)行，保證電能合理分配、輸送，靈活改變運(yùn)行方式，特進(jìn)行本次模擬設(shè)計。</p><p>　　本設(shè)計主要闡述了對機(jī)械廠總降壓變電所的電氣設(shè)計方案。在設(shè)計中進(jìn)行了對工廠負(fù)荷的統(tǒng)計計算；變電所位置與型式的選

3、擇；變電所主變壓器及主接線方案的選擇；短路電流的計算；變電所一次設(shè)備的選擇校驗；變電所進(jìn)出線與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇；降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計等。</p><p>　　關(guān)鍵詞:工廠供電；變電所；無功功率補(bǔ)償；變壓器；短路電流計算；一次設(shè)備；避雷器</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　To protect

4、 the safety of industrial production, pledge to ensure reasonable distribution of electric energy, transmission, flexible operation mode changes. Special for this design.</p><p>　　Elaborated on the design of

5、 the main mechanical plant a total step-down substation electrical . Carried out in the design of the statistical calculation of the load on the plant; substation location and type of choice; substation main transformer

6、and main line scheme of choice; short-circuit current calculation; substation equipment selection of a check; substation into the outlet and adjacent units of the contact line of choice; step-down substation lightning pr

7、otection and grounding equipment </p><p>　　Keywords: Power plants; substations;reactive compensation;transformer;short circuit current calculation; a device; surge arresters</p><p><b>　　目錄

8、</b></p><p>　　1 機(jī)械廠原始資料1</p><p>　　1.1 機(jī)械廠設(shè)計要求1</p><p><b>　　1.2設(shè)計依據(jù)1</b></p><p>　　1.2.1 工廠總平面圖1</p><p>　　1.2.2 工廠負(fù)荷情況1</p><

9、;p>　　1.2.3 供電電源情況2</p><p>　　1.2.4 電費(fèi)制度2</p><p>　　1.2.5 氣象資料2</p><p>　　1.2.6 地質(zhì)水文資料2</p><p>　　2 負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償4</p><p>　　2.1 負(fù)荷計算4</p><p&g

10、t;　　2.1.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式4</p><p>　　2.1.2 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式4</p><p>　　2.1.3 各車間負(fù)荷統(tǒng)計計算5</p><p>　　2.1.4 總的計算負(fù)荷計算8</p><p>　　2.1.5 負(fù)荷分類8</p><p>　　2.2 無功功率補(bǔ)償

11、9</p><p>　　3 變電所位置與型式的選擇11</p><p>　　3.1 變電所的任務(wù)11</p><p>　　3.2 變電所所址選擇原則11</p><p>　　3.3 變電所的類型12</p><p>　　4 變電所主變壓器及主接線方案的選擇13</p><p>　　

12、4.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇13</p><p>　　4.2 變電所主接線方案的選擇13</p><p>　　4.2.1 變配電所主接線設(shè)計原則13</p><p>　　4.2.2 主接線方案的技術(shù)指標(biāo)13</p><p>　　4.3 變電所主接線方案的選擇14</p><p>　　4.3.1 方案一 單

13、母線分段接線14</p><p>　　4.3.2 方案二 橋式接線15</p><p>　　4.3.4 裝設(shè)兩臺主變壓器的接線方案16</p><p>　　5 短路電流的計算17</p><p>　　5.1 繪制計算電路17</p><p>　　5.2 確定短路計算基準(zhǔn)值17</p><

14、p>　　5.3 計算短路電路中各個元件的電抗標(biāo)幺值17</p><p>　　6 變電所一次設(shè)備的選擇20</p><p>　　6.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇20</p><p>　　6.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇20</p><p>　　6.3 繼電保護(hù)20</p><p>　　6.4 繼電保護(hù)的整

15、定20</p><p>　　6.4.1變壓器繼電保護(hù)21</p><p>　　6.5繼電保護(hù)和絕緣監(jiān)查22</p><p>　　7 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計23</p><p>　　7.1 變電所的防雷保護(hù)23</p><p>　　7.1.1 直接防雷保護(hù)23</p><p>

16、　　7.1.2 雷電侵入波的防護(hù)23</p><p>　　7.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計23</p><p>　　7.2.1 接地電阻的要求23</p><p>　　7.2.2 接地裝置的設(shè)計24</p><p><b>　　結(jié)論25</b></p><p><b>　　致謝

17、26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p>　　附圖#1 變電所接地裝置平面布置28</p><p>　　附表#2 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷統(tǒng)計表29</p><p>　　附圖#3 機(jī)械廠降壓變電所主接線圖31</p><p><b&g

18、t;　　1 機(jī)械廠原始資料</b></p><p>　　1.1 機(jī)械廠設(shè)計要求</p><p>　　要求根據(jù)本機(jī)械廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷情況，并適當(dāng)考慮工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案、一次設(shè)備的選擇，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出本次模擬設(shè)計。</p&g

19、t;<p><b>　　1.2設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　1.2.1 工廠總平面圖</p><p>　　圖1-1 工廠平面圖</p><p>　　(1)鑄造車間 (2)鑄造車間 (3)熱處理車間 (4)電鍍車間 (5)倉庫</p><p>　　(6)工具車間 (7)金工車間 (8)鍋

20、爐車間 (9)裝配車間 (10)機(jī)修車間</p><p>　　1.2.2 工廠負(fù)荷情況 </p><p>　　本廠多數(shù)車間的工作制為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時為5000h，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為8h。該廠除了鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房三個車間為二級負(fù)荷外，其余車間均屬于三級負(fù)荷。本機(jī)械廠各個車間的負(fù)荷統(tǒng)計資料如下表1-2所示。</p><p>　　1.2.3 供

21、電電源情況 </p><p>　　按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向可以參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ-185，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.5m；干線首端距離本廠約10km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有過負(fù)荷保護(hù)，定時限過流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時限過流保護(hù)整定的動作時間為2.0S。為滿足

22、工廠二級負(fù)荷要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為100KM，電纜線路總長度為30KM。</p><p>　　1.2.4 電費(fèi)制度 </p><p>　　本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量為18元/KVA，動力電費(fèi)為0.9元/KW.h，照明電費(fèi)為0.5

23、元/KW.h。工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不得低于0.95，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性向供電部門交納供電費(fèi)。</p><p>　　1.2.5 氣象資料</p><p>　　本機(jī)械廠所在地區(qū)的年最高氣溫為41℃，年平均氣溫為28℃，年最低氣溫為1℃，年最熱月平均最高氣溫為35℃，年最熱月平均氣溫為29℃，年最熱月地下0.8米處的平均氣溫為30℃。當(dāng)?shù)氐闹饕L(fēng)向為東北風(fēng)，年雷暴日

24、數(shù)為48天。</p><p>　　1.2.6 地質(zhì)水文資料</p><p>　　本機(jī)械廠所在地區(qū)平均海拔在200m左右，地層以砂粘土為主，地下水位為3m。</p><p>　　表1-2 工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料 </p><p>　　2 負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償</p><p><b>　　2.1 負(fù)荷計算&l

25、t;/b></p><p>　　在工廠里，除了廣泛應(yīng)用的三相設(shè)備外，還有部分單相設(shè)備，單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能均衡分配。使三相負(fù)荷盡可能均衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則不論單相設(shè)備如何分配，單相可與三相設(shè)備綜合按三相負(fù)荷平衡計算。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備的15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。</p><

26、p>　　綜上所述，由于本廠各車間單相設(shè)備容量均不超過三相設(shè)備容量的15%，所以可以按三相負(fù)荷平衡計算。</p><p>　　即： 式（2-1）</p><p>　　2.1.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式</p><p>　　(1)有功計算負(fù)荷（單位為KW）</p><p>　　=

27、 式（2-2）</p><p>　　(2)無功計算負(fù)荷（單位為KVAR） </p><p>　　= tan 式（2-3）</p><p>　　(3)視在計算負(fù)荷（單位為KVA） </p><p>　　=

28、 式（2-4）</p><p>　　(4)計算電流（單位為A） </p><p>　　= 式（2-5）</p><p>　　2.1.2 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的計算公式</p><p><b>

29、;　　(1)有功計算負(fù)荷</b></p><p>　　= 式（2-6）</p><p>　　式中是所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.8~0.95</p><p>　　(2)無功計算負(fù)荷 </p><p>　　=

30、 式（2-7）</p><p>　　式中是所有設(shè)備無功計算負(fù)荷之和；是無功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.85-0.97</p><p>　　(3)視在計算負(fù)荷</p><p>　　= 式(2-8）</p><p>　　(4)計算電流 </p>

31、<p>　　= 式（2-9）</p><p>　　2.1.3 各車間負(fù)荷統(tǒng)計計算</p><p><b>　　(1)鑄造車間</b></p><p><b>　　(2)鍛壓車間</b></p><p><b>

32、;　　(3)熱處理車間</b></p><p><b>　　(4)電鍍車間</b></p><p><b>　　(5)倉庫</b></p><p><b>　　(6)工具車間</b></p><p><b>　　(7)金工車間</b></

33、p><p><b>　　(8)鍋爐房</b></p><p><b>　　(9)裝配車間</b></p><p><b>　　(10)機(jī)修車間</b></p><p><b>　　(11)生活區(qū)</b></p><p>　　2.1.4

34、總的計算負(fù)荷計算</p><p><b>　　(1)總的計算負(fù)荷</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　(2)總的無功計算負(fù)荷</p><p><b>　　=</b></p><p>　　(3)總的視在計算負(fù)荷</p&

35、gt;<p><b>　　=</b></p><p><b>　　(4)總的計算電流</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　2.1.5 負(fù)荷分類</p><p>　　廠用負(fù)荷，按其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電時造成危害程度可分

36、為三類：</p><p><b>　　(1)Ⅰ類廠用負(fù)荷</b></p><p>　　凡短時停電會造成設(shè)備損壞，危及人身安全，主機(jī)停運(yùn)及大量影響出力的廠用負(fù)荷，都屬于Ⅰ類負(fù)荷。通常他們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到兩個獨(dú)立電源的母線上。 </p><p><b>　　(2)Ⅱ類廠用負(fù)荷</b></p>&l

37、t;p>　　允許短時停電，恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的廠用負(fù)荷，均屬于Ⅱ類負(fù)荷。一般它們應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動切換。</p><p>　　(3)Ⅲ類廠用負(fù)荷 </p><p>　　較長時間停電，不會影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上的不方便者，都屬于Ⅲ類廠用負(fù)荷。通常由一個電源供電。</p><p>　　經(jīng)過計算（額定電壓取380V），得到各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷統(tǒng)計

38、表（附表#2）。</p><p>　　2.2 無功功率補(bǔ)償 </p><p>　　無功功率的人工補(bǔ)償裝置主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。</p><p>　　由于本廠380V側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)只有0.5。而供電部門要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最

39、大負(fù)荷時功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，這里取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：</p><p>　　=(tan-tan)</p><p>　　=512.88[tan(arccos0.5)-tan(arccos0.92)]</p><p>　　= 682.13kvar</

40、p><p>　　選擇PGJ1型低壓自動補(bǔ)償評屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其1臺主屏與4臺輔屏相結(jié)合。</p><p>　　總共容量為：84kvar5=420kvar。</p><p>　　補(bǔ)償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負(fù)荷基本不變，但是無功計算負(fù)荷、視在功率、計算電流都有變化，以下對補(bǔ)償后的無功計算負(fù)荷、視在功率、計算電流進(jìn)行計算。</p>

41、<p><b>　　(1)無功計算負(fù)荷</b></p><p>　　=（693.4-690）+25.65kvar=30kvar</p><p><b>　　(2)視在功率</b></p><p><b>　　=519kVA</b></p><p><b>

42、;　　(3)計算電流</b></p><p><b>　　=786.36A</b></p><p>　　功率因數(shù)提高為cos==0.99。</p><p>　　在無功補(bǔ)償前，該變電所主變壓器T的容量為應(yīng)選為1250kVA,才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無功補(bǔ)償后，主變壓器T的容量選為1000kVA的就足夠了。同時由于計算電流的減少，

43、使補(bǔ)償點(diǎn)在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)減小，因此無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益十分可觀。因此無功補(bǔ)償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的負(fù)荷計算（如表2-1所示）。</p><p>　　表2-1 無功補(bǔ)償后工廠的計算負(fù)荷</p><p>　　3 變電所位置與型式的選擇</p><p>　　3.1 變電所的任務(wù) </p><p>　　變電所擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)

44、受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務(wù)。配電所擔(dān)負(fù)著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務(wù)。</p><p>　　3.2 變電所所址選擇原則</p><p>　　(1) 接近負(fù)荷中心；</p><p>　　(2) 進(jìn)出線方便；</p><p>　　(3) 接近電源側(cè)；</p><p>　　(4) 設(shè)備吊裝和運(yùn)輸方便；</p&

45、gt;<p>　　(5) 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所；</p><p>　　(6) 不宜設(shè)在多沉或有腐蝕性氣體的場所；</p><p>　　(7) 不宜設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰；</p><p>　　(8) 不宜設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所；</p><p>　　(9) 不宜設(shè)在有爆炸

46、危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方；</p><p>　　(10) 高溫配電所應(yīng)盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓用電設(shè)備的廠房合建在一起；</p><p>　　圖3-1 變電所選址平面圖</p><p>　　根據(jù)上列要求并結(jié)合圖3-1，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)決定在6號廠房的西側(cè)建造工廠變電所。</p><p>

47、　　3.3 變電所的類型</p><p>　　(1)車間附設(shè)變電所；</p><p>　　(2)車間內(nèi)變電所；</p><p>　　(3)露天（半露天）變電所；</p><p><b>　　(4)獨(dú)立變電所；</b></p><p><b>　　(5)桿上變電所；</b>&l

48、t;/p><p><b>　　(6)地下變電所；</b></p><p><b>　　(7)樓上變電所；</b></p><p><b>　　(8)成套變電所；</b></p><p>　　(9)移動式變電所；</p><p>　　變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠

49、的負(fù)荷中心，根據(jù)本廠的負(fù)荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并考慮到周邊環(huán)境及進(jìn)出線方便，決定變壓器器型式為附設(shè)式。</p><p>　　4 變電所主變壓器及主接線方案的選擇</p><p>　　4.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇</p><p>　　主變壓器臺數(shù)是根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求進(jìn)行選擇。</p><p>　　由于本機(jī)械廠的部分負(fù)荷屬于二級負(fù)荷，有兩種接線

50、方案可選,即一臺變壓器，兩臺變壓器。</p><p>　　為了保證供電的可靠性，變電所一般應(yīng)裝設(shè)兩臺主變壓器。按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案，結(jié)合對本機(jī)械廠實際情況分析，因此決定采用裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案。</p><p>　　4.1.1 變壓器容量的確定</p><p>　　變壓器容量和它所在電網(wǎng)功能向適應(yīng),一般情

51、況下單位容量(MVA)費(fèi)用,系統(tǒng)短路容量,運(yùn)輸條件等都是影響選擇變壓器容量時的因素。</p><p>　　本機(jī)械廠是選擇裝設(shè)一臺主變壓器的變電所，主變壓器容量為。</p><p>　　4.1.2 變壓器型號的選擇</p><p>　　型號為S9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計算負(fù)荷。選=1000 KVA>=898.9 KVA，即選一臺S9-1000/

52、10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負(fù)荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。</p><p>　　4.2 變電所主接線方案的選擇</p><p>　　4.2.1 變配電所主接線設(shè)計原則</p><p>　　變配電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷等因素綜合分析確定，并滿足安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)等要求。<

53、/p><p>　　4.2.2 主接線方案的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　(1)供電的安全性 主接線方案在確保運(yùn)行維護(hù)和檢修的安全方面的情況。</p><p>　　(2)供電的可靠性 主接線方案在與用電負(fù)荷對可靠性要求的適應(yīng)性方面的情況。</p><p>　　(3)供電的電能質(zhì)量 這主要是指電壓質(zhì)量,包括電壓偏差、電壓波動及高次諧波等方面的情況。&

54、lt;/p><p>　　(4)運(yùn)行的靈活性 指運(yùn)行操作的靈便程度。</p><p>　　(5)擴(kuò)展的適應(yīng)性 指適應(yīng)今后增容擴(kuò)展的程度。</p><p>　　本設(shè)計的變配電所主接線,是根據(jù)所選主變壓器的臺數(shù)和容量以及負(fù)荷對供電可靠性的要求進(jìn)行的。</p><p>　　4.3 變電所主接線方案的選擇</p><p>　　4.3

55、.1 方案一 單母線分段接線</p><p>　　采用單母線分段接線（如圖4-1所示）方式。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)母線發(fā)生故障時或者檢修時，僅故障母線段停止工作,另一端母線繼續(xù)工作；兩段母線可看成獨(dú)立工作，提高供電可靠性。如圖4-1所示：</p><p><b>　　圖4-1單母線分段</b></p><p>　　4.3.2 方案二 橋式接線</p&g

56、t;<p>　　采用橋式接線(如圖4-2所示)方式。圖4-2(1)為內(nèi)橋式接線，(2)為外橋式接線。在內(nèi)橋接線中，當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)線路；在外橋接線中，當(dāng)線路故障時，需停相應(yīng)的變壓器。 </p><p>　　(1) (2)</p><p>　　圖4-2內(nèi)橋式和外橋式</p><p&

57、gt;　　結(jié)合本機(jī)械廠的實際情況再綜合兩種方案，比較得出：方案一可靠性高、靈活性好、操作方便。所以本次設(shè)計采用第一種接線方案。</p><p>　　4.3.3 線路敷設(shè)方式</p><p>　　線路敷設(shè)方式分為兩種:架空線和電纜。</p><p><b>　　(1)架空線</b></p><p>　　無絕緣、裸露的金屬導(dǎo)

58、體，在空中架設(shè)，以絕緣子串固定在鐵塔上，以空氣為絕緣。</p><p><b>　　(2)電纜</b></p><p>　　采用絕緣介質(zhì)將金屬導(dǎo)體與外界隔離，敷設(shè)在地下。</p><p>　　(3)架空線與電纜的比較，如表4-1:</p><p>　　表4-1 架空線與電纜的比較</p><p>

59、　　安全性方面來說，由于材料和制造工藝等方面的原因，架空線的安全性優(yōu)于電纜、其故障率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電纜。根據(jù)機(jī)械廠實地地形，考慮到敷設(shè)方便，從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，最終確定使用架空線的敷設(shè)方式。</p><p>　　4.3.4 裝設(shè)兩臺主變壓器的接線方案</p><p>　　經(jīng)過對比選擇出最適宜本機(jī)械廠的接線方案（見附圖#2）。</p><p><b>　　5 短路電流

60、的計算</b></p><p>　　5.1 繪制計算電路</p><p>　　圖5-1 短路計算電路</p><p>　　5.2 確定短路計算基準(zhǔn)值</p><p>　　設(shè)基準(zhǔn)容量=100MVA，基準(zhǔn)電壓==1.05，為短路計算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則</p><p>　　5

61、.3 計算短路電路中各個元件的電抗標(biāo)幺值</p><p><b>　　(1)電力系統(tǒng)：</b></p><p>　　已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故</p><p>　　=100MVA/500MVA=0.2</p><p><b>　　(2)架空線路：</b></p>

62、<p>　　查表得LGJ-185的線路電抗，而線路長10km，故 </p><p><b>　　(3)電力變壓器：</b></p><p>　　查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故</p><p><b>　　=4.5</b></p><p>　　式中為變壓器的額

63、定容量。</p><p>　　因此繪制短路計算等效電路如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2 短路計算等效電路</p><p>　　k-1點(diǎn)（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算:</p><p>　　(1)總電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　=0.2+3.17=3.37</p><p>　　

64、(2)三相短路電流周期分量有效值：</p><p>　　(3)其他短路電流：</p><p>　　(4)三相短路容量：</p><p>　　k-2點(diǎn)（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計算:</p><p>　　(1)總電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　=0.2+3.17+4.5=7.87</p><p>　

65、　(2)三相短路電流周期分量有效值：</p><p>　　(3)其他短路電流：</p><p>　　(4)三相短路容量：</p><p>　　以上短路計算結(jié)果綜合圖表5-1所示：</p><p>　　表5-1短路計算結(jié)果</p><p>　　6 變電所一次設(shè)備的選擇</p><p>　　6.1

66、 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇</p><p>　　根據(jù)本機(jī)械廠實際情況，結(jié)合各個車間負(fù)荷、短路計算，選擇出本機(jī)械廠10KV側(cè)主要設(shè)備：高壓隔離開關(guān)、高壓少油斷路器、高壓隔離開關(guān)等。</p><p>　　6.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇</p><p>　　同樣，選擇出380V側(cè)主要設(shè)備有：低壓斷路器、低壓打開關(guān)。</p><p>　　結(jié)合10K

67、V側(cè)主要設(shè)備的選擇得出如表6-1所示：</p><p>　　表6-1 一次設(shè)備選擇表</p><p><b>　　6.3繼電保護(hù)</b></p><p>　　繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。為了保護(hù)整定范圍內(nèi)的設(shè)備或線路的安全運(yùn)行，機(jī)械廠裝設(shè)有過負(fù)荷保護(hù)、瓦斯保護(hù)。</p><p>　　由于本廠的高壓線

68、路不很長，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡單。對線路的相間短路保護(hù)，主要采用過負(fù)荷保護(hù)、瓦斯保護(hù)。對線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。</p><p><b>　　(1)瓦斯保護(hù)</b></p><p>　　瓦斯保護(hù)(包括重瓦斯、輕瓦斯保護(hù))用來反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的故障(包括油面降低)。容量為0.8MVA及以上的油浸式變壓器和0.

69、4MVA及以上的室內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。其中，輕瓦斯保護(hù)作用于信號，重瓦斯保護(hù)作用于跳開變壓器各側(cè)斷路器。</p><p><b>　　(2)過負(fù)荷保護(hù)</b></p><p>　　過負(fù)荷保護(hù)用來反應(yīng)變壓器的對稱過負(fù)荷。容量為0.44MVA及以上的變壓器，數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行且作為其它負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對于自耦變壓器或多線圈變壓器，其過負(fù)

70、荷保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共線圈及各側(cè)的過負(fù)荷，過負(fù)荷保護(hù)動作后發(fā)出信號。對無人值班的變電站，過負(fù)荷保護(hù)動作后，可起動自動減負(fù)荷裝置，必要時跳開斷路器。</p><p>　　6.3.1變壓器繼電保護(hù)</p><p>　　變壓器的繼電保護(hù)是利用當(dāng)變壓器內(nèi)外發(fā)生故障時，由于電流、電壓、油溫等隨之發(fā)生變化，通過這些突然變化來發(fā)現(xiàn)、判斷變壓器故障性質(zhì)和范圍，繼而作出相應(yīng)的反應(yīng)和處理。</p>

71、<p>　　為了保證變壓器的安全運(yùn)行、防止故障的擴(kuò)大，按照變壓器可能發(fā)生的故障，裝設(shè)靈敏、快速、可靠和選擇性好的保護(hù)裝置是十分必要的。此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護(hù)。</p><p><b>　　(1)過電流保護(hù)</b></p><p>　　過電流保護(hù)用來反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，同時是變壓器內(nèi)部

72、相間短路的后備保護(hù)。當(dāng)采用一般過電流保護(hù)而靈敏度不能滿足要求時，可采用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)。</p><p><b>　　(2)過負(fù)荷保護(hù)</b></p><p>　　過負(fù)荷保護(hù)用來反應(yīng)變壓器的對稱過負(fù)荷。容量為0.44MVA及以上的變壓器，數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行且作為其它負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對于自耦變壓器或多線圈變壓器，其過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)能反應(yīng)公共線

73、圈及各側(cè)的過負(fù)荷，過負(fù)荷保護(hù)動作后發(fā)出信號。對無人值班的變電站，過負(fù)荷保護(hù)動作后，可起動自動減負(fù)荷裝置，必要時跳開斷路器。</p><p>　　7 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計</p><p>　　7.1 變電所的防雷保護(hù)</p><p>　　7.1.1 直接防雷保護(hù)</p><p>　　在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進(jìn)出兩根接地線與

74、變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外或有露天配電裝置時，則應(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)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包圍整個變電所。如果變電所在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍內(nèi)時，則可不另設(shè)獨(dú)立的避雷針。按規(guī)定，獨(dú)立的避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排或多邊形排列，管間距離5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相

75、接。引下線用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，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。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長1～1.5 m。獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。</p><p>　　7.1.2 雷電侵入波的防護(hù)</p><p>　　(1)在10KV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS4—10型閥式避雷器。引下線

76、采用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。</p><p>　　(2)在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG—1A（F）—54型開關(guān)柜，其中配有FS4—10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)，防雷電侵入波的危害。</p><p>　　(3)在380V低壓架空線出線桿上，裝設(shè)保護(hù)間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護(hù)沿低壓架空

77、線侵入的雷電波。</p><p>　　7.2 變電所公共接地裝置的設(shè)計</p><p>　　7.2.1 接地電阻的要求</p><p>　　按《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》表9-6。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>　　其中,A ,因此公共接地裝置接地電阻。</p&

78、gt;<p>　　7.2.2 接地裝置的設(shè)計 </p><p>　　采用長2.5m、50mm的鋼管16根，沿變電所三面均勻布置，管距5 m，垂直打入地下，管頂離地面0.6 m。管間用40mm×4mm的鍍鋅扁剛焊接相接。變電所的變壓器室有兩條接地干線、高低壓配電室各有一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25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛。變電所接地裝置平面布置圖

79、（如附圖#1所示）。接地電阻的驗算：</p><p>　　滿足歐的接地電阻要求，式中：查《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》表9-10”環(huán)行敖設(shè)”欄近似的選取。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過對機(jī)械廠降壓變電所電氣的模擬設(shè)計，我對工廠供電的設(shè)計意義有了更深刻的認(rèn)識，對設(shè)計過程有了一定了解，也對Word文檔的操作更加熟練了。&

80、lt;/p><p>　　在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但在產(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)品成本中或投資額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。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。</

81、p><p>　　做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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。</p><p>　　通過論文的設(shè)計，對工廠供電的設(shè)計方法及步驟，以及對工廠供配電的重要意義的理解更加深刻了。對即將走向工作崗位的我來說也是一次很好的鍛煉。</p><p><b>　

82、　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過兩個多月的時間，在多次修改后做出這份設(shè)計，因為實踐機(jī)會少，經(jīng)驗不足，設(shè)計過程中遇到了很多問題，多虧老師給予指出。此次設(shè)計的完成是在指導(dǎo)老師溫鍇老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利的進(jìn)行。從設(shè)計的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計的修改的整個過程中，花費(fèi)了老師很多的寶貴時間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，

83、開拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！</p><p>　　還要感謝我的同學(xué)，在我平時設(shè)計中和我一起探討問題，并指出我設(shè)計上的誤區(qū)，使我能及時的發(fā)現(xiàn)問題把設(shè)計順利的進(jìn)行下去，沒有他們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 黃純?nèi)A編.發(fā)電廠電氣部分課程

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