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XX加工厂供配电系统设计供配电系统设计报告课程设计

发布时间:2021-06-09 10:03:53 浏览数:

xx大学 供配电系统设计报告 课 题 某加工厂供配电系统设计 专业班级 自动化**** 姓 名 *** 学 号 ***** 指导老师 完成时间 201*年**月**日 任务书 一.负荷情况 某厂变电所担负三个车间、一个办公楼和一个食堂的供电任务,负荷均为380/220V负荷。各部门电气设备、负荷情况如下:
(一)一号车间 一号车间接有下表所列用电设备 编号 用电设备名称 数量 铭牌上额定功率 需要系数 功率因数 备注 1 冷加工机床 20 合计45KW 0.14~ 0.16 0.5 2 吊车组 1 10.5KW 0.12 0.5 FC=25% 3 电焊机 1 22KVA 0.5 0.6 FC=60% 4 电焊机 2 8.95KVA 0.5 0.6 FC=100% (二)二号车间 二号车间接有下表所列用电设备 编号 用电设备名称 数量 铭牌上额定功率 需要系数 功率因数 备注 1 电加热设备 2 4KW 0.8 1 2 吊车组 1 10.5KW 0.2 0.5 FC=25% 3 电焊机 1 22KVA 0.5 0.6 FC=60% 4 电焊机 1 4.5KVA 0.5 0.6 FC=100% (三)三号车间 三号车间接有下表所列用电设备 编号 用电设备名称 铭牌上额定功率 需要系数 功率因数 备注 1 装载车间起重机 7.5KW 0.15 0.5 2 各类装备用电器 7.5KW 0.8 0.8 3 照明 2.5KW 0.8 0.8 (四)办公楼 办公楼接有下表所列用电设备负荷 编号 用电设备名称 铭牌上额定功率 需要系数 功率因数 备注 1 照明 20KW 0.8 0.8 2 空调及通风设备 75KW 0.8 0.8 3 电梯 10KW 0.6 0.7 (五)食堂 食堂接有下表所列用电设备负荷 编号 用电设备名称 铭牌上额定功率 需要系数 功率因数 备注 1 风机、空调机、照明 8.8KW 0.8 0.8 2 食品加工机械 3.0KW 0.7 0.8 3 电饭锅、电烤箱、电炒锅 9.0KW 0.8 1.0 4 电冰箱 1.5KW 0.7 0.7 二、供用电协议 (1)从电力系统的某66/10KV变电站,用10KV架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧1km。

(2)系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间,工厂总配变电所保护整定时间不得大于1.5s。

(3)在工厂总配电所的10KV进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。

(4)系统变电站10KV母线出口断路器的断流容量为200MVA。其配电系统图如图1。

(5)供电贴费和每月电费制:每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA,动力电费为0.2元/kW·h,照明电费为0.5元/kW·h。此外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性地向供电部门交纳供电贴费:6~10kV为800元/kVA。

图1 配电系统图 三.工厂负荷性质 生产车间大部分为一班制,少部分车间为两班制,年最大有功负荷利用小时数为4000h,工厂属Ⅲ级负荷。

四.工厂自然条件 (1)气象资料:本厂所在地区的年最高气温为38oC,年平均气温为23 oC,年最低气温为-8 oC,年最热月平均最高气温为33 oC,年最热月平均气温为26 oC,年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风,年雷暴日数为20。

(2)地质水文资料:本厂地区海拔60m,底层以砂粘土为主,地下水位为2m。

五.设计任务书 1.计算车间、办公楼、食堂用电计算负荷 2.计算全厂的计算负荷 3.确定厂变电所变压器台数、各变压器容量 4.供电方式及主接线设计 5.短路计算及设备选择 6.高压配电系统设计 7.保护及接地防雷系统设计 六.设计成果 1.设计说明书(设计报告),包括全部设计内容,并附有必要的计算及表格。

2.电气主接线图(3号图纸)。

3.继电保护配置图(3号图纸)。

4.总降压变电所平面布置图(3号图纸)。

目 录 第一章 负荷计算和无功补偿 5 1.1负荷计算的目的和方法 5 1.2全厂负荷计算的过程 5 1.3 无功功率补偿 9 第二章 变电所的选择及主变压器的选择 9 2.1 变电器容量的选择 9 2.2变压器台数与型号的选择 。

2.3 总降压变电所电气主接线设计 。

第三章 短路电路的计算 。

3.1 短路的形式 。

3.2 短路的原因 。

3.3 短路的危害 。

3.4 三项短路电流的计算 14 第四章 导线型号及截面的选择 17 第五章 高低压电气一次设备的选择 。

5.1 电气设备选择原则 18 5.2 高压一次设备的选择 20 5.3变电所低压一次设备的选择 21 第六章 接地与防雷设计 6.1防雷保护的措施 22 6.2防雷装置的接地 23 第七章 变电所二次回路方案选择及继电保护整定 24 7.1 二次回路方案选择 24 7.2 主变压器的继电保护装置 24 总 结 。

附录 。

参考文献 。

第一章 负荷计算和无功补偿 1.1负荷计算的目的和方法 1、负荷计算的内容和目的 (1)求计算负荷,是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据;

(2)求计算电流,是选择缆线和开关设备的依据;

(3)求有功计算负荷和无功计算负荷,是确定静电电容器容量的依据。

2、负荷计算的方法 (1)需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。用于设备数量多,容量差别不大的工程计算,尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。

(2)二项式系数法——应用局限性较小大,主要适用于设备台数较少且容量差别较悬殊的的场合。

(3)利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷,再考虑设备台数和功率差异的影响,乘以与有效台数有关的最大系数,得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算,但计算过程稍繁。

1.2全厂负荷计算的过程 本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。

主要计算公式有:
有功计算负荷(kW):
无功计算负荷(kvar):
视在计算负荷(kVA):
计算电流(A):
1.3设计原则与要求 1、工厂供电设计必须遵守国家的相关法令,标准和规范,执行国家的有关方针、政策,以保证做到节约能源、节约有色金属等经济政策。

2、工厂供电设计必须从全局出发,统筹兼顾,按照不同的负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,合理确定不同的设计方案。

3、工厂供电设计要做到安全、可靠、经济、优质。应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气设备。工厂供电设计必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,合理确定设计方案。

4、工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划,正确处理近期建设和长远发展的关系,做到远近期结合,以近期为主,适当考虑扩建的可能性。

关于负荷性质,按照GB50052-95《供电系统设计规范》规定,根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度,电力负荷分为以下三个等级 (1)一级负荷 中断供电将造成人身伤亡,将在政治、经济上造成重大损失者,例如重要交通枢纽,大型体育场等。

(2)二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失者,例如主要设备损坏、大量产品报废、重点企业大量减产等,例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要负荷。

(3)三级负荷 不属于一、二级的电力负荷。

对于一级负荷和二级负荷,因为其再政治经济上的特殊性,应该有两个供电电源,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷,除有两个电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其它负荷接入应急供电系统。

对于二级负荷,应该有两回路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时,二级负荷可由一回路6KV及以上专用架空线或电缆线供电。当采用架空线时候,可为一回路架空线供电。当采用电缆线时,当由两根电缆组成的线路供电,其每根电缆应能承受100%的二级负荷。

1.4各部门负荷计算 按照需要系数法计算各部门的有功计算负荷(P30)、无功计算负荷(Q30)、视在计算负荷(S30)和计算电流(I30)。

(1)一号车间 将负载尽可能均衡的分配到三相电线上, (2)二号车间 将负载尽可能均衡的分配到三相电线上, (3)三号车间 将负载尽可能均衡的分配到三相电线上, (4)办公楼 办公楼电气设备用电为220V单相交流电。

(5)食堂 得到各部门负荷计算表如下:
序 号 部门名称 负荷类型 计算负荷 P30 / KW Q30 / Kvar S30 / KV·A I30 / A 1 一号车间 Ⅲ 32.32 43.09 53.86 81.83 2 二号车间 Ⅲ 25.56 34.07 42.59 64.71 3 三号车间 Ⅲ 18.0 24.0 30.0 45.58 4 办公楼 Ⅲ 73.80 59.96 95.11 249.60 5 食堂 Ⅲ 15.65 7.53 17.37 45.58 1.5工厂总负荷 各部门总负荷的计算 1.6无功补偿计算 按照2.2计算结果,未进行无功补偿时,工厂总功率因数 题目要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。根据有关规,配电电压为6-10KV时,要求总功率因素不低于0.95.故需要在低压侧并联电容器进行无功功率补偿,使功率因数提高到0.95。并联的电容器总容量计算如下:
第二章 变电所的选择及主变压器的选择 2.1变压器容量的选择 变压器容量不应小于补偿后的总视在计算负荷SC=156.70KV·A 事实上,考虑变压器应有一定的过载能力,以及应对工厂未来5—10年可能的电力负荷增长。此外,温度高出平均气温,变压器容量也会减小。所以变压器容量的选择应留有余量,常取S=1.3,SC=203.7KV·A,及变压器总容量可取为200KV·A. 2.2变压器台数与型号的选择 2.2.1变压器类型选择 联结组别:
Yyn0接线方式的电力变压器一相高压熔丝融化时另两相电压基本不受影响,可减小故障时的停电范围;
 Dyn11接线:具有输出电压质量高、中性点不漂移、防雷性能好等特点。工厂为三级负荷,允许短时停电,故选择Dyn11联结组别更好。

注:并行的电力变压器联结组别应当相同 绝缘与冷却方式:
常见有油浸式、干式、充气式等。考虑控制成本、方便维护和变压器应具有一定的过载能力,本项目选择油浸式变压器 2.2.2 变压器台数选择 变压器台数选择原则 ① 应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所应采用两台变压器,对只有二级负荷,而无一级负荷的变电所,也可只采用一台变压器,并在低压侧架设与其他变电所的联络线。

② 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大的工厂变电所,可考虑采用两台主变压器。

③一般的三级负荷,只采用一台主变压器。

③ 考虑负荷的发展,留有安装第二台主变压器的空间。

④ 车间变电所中,单台变压器容量不宜超过1000kVA 具体到本项目,提出两种方案:
方案一:使用一台江苏彭变S9-M-200-10/0.75三相电力油浸式变压器给工厂所有单位供电。

变压器价格为:¥18600(商品信息来自阿里巴巴) 方案二:使用两台江苏彭变s9-m-160 10KV/0.4三相电力油浸式变压器分别给工厂不同单位供电。两条低压供电线通过断路器连接,其中一条线路检修或发生故障时,另一条线路可以短时单独给全厂供电。

变压器价格为:¥14800 两方案变压器采购价格相差11000元,若考虑一次设备与线路施工成本,则方案二较方案一建设费用明显高出,且维护成本更高。由于工厂属三级负荷,故对备用电源无硬性要求,故选用方案一更为经济、合理,且能基本满足工厂日常运行的电力需求。

2.3供电方式及主接线设计 2.3.1 供电、用电情况分析 (1)供电概况 根据题示信息,从电力系统的某66/10KV变电站,用10KV架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧1km (2)年用电费估计:
在一次侧计算用电量, 其中,为变压器损耗功率,按0.06计,为年最大负荷利用小时,忽略变压器空载损耗和线路损耗。代入数据有,W664408KW 另一部分电费为每月按主变压器容量收取的费用。

计算年电费估计值为:
即估计一年电费为37.54万元 2.3.2主接线方案 (1)主接线设计原则 主接线图即主电路图,是表示系统中电能输送和分配路线的电路图,亦是一次电路图。而用来控制指示检测和保护一次设备运行的电路图,则称二次电路图,或二次接线图,通称二次回路。二次回路是通过电流互感器饿电压互感器与主电路相联系的。

具体要求如下 1、安全 符合有关国家标准和技术规范的要求,能充分保证人身和设备的安全 2、可靠 应满足电力负荷特别是期中一二级负荷对供电系统的可靠性的要求。

3、灵活 应能适应必要的各种运行方式,便于切换操作和检修,且适应符合的发展。

4、经济 在满足上述要求的前提下,应尽量是主接线简单,投资少,运行费用低,并节约电能和有色金属消耗量。

(2)变配电所主结线的选择原则 ①当满足运行要求时,应尽量少用或不用断路器,以节省投资。

②当变电所有两台变压器同时运行时,二次侧应采用断路器分段的单母线接线。

③当供电电源只有一回线路,变电所装设单台变压器时,宜采用线路变压器组结线。

④为了限制配出线短路电流,具有多台主变压器同时运行的变电所,应采用变压器分列运行。

⑤接在线路上的避雷器,不宜装设隔离开关;
但接在母线上的避雷器,可与电压互感器合用一组隔离开关。

⑥6~10KV固定式配电装置的出线侧,在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中,应装设线路隔离开关。

⑦采用6~10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时,应在电源侧装设隔离开关。

⑧由地区电网供电的变配电所电源出线处,宜装设供计费用的专用电压、电流互感器(一般都安装计量柜)。

⑨变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时,低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。

⑩当低压母线为双电源,变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时,在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧,宜装设刀开关或隔离触头。

2.3.3 备用电源的选择 工厂为三级负荷,从经济角度考虑,多数不需要备用电源。但按照规定,办公楼内电梯应装设备用电源,发生电力系统故障时,电源能及时启动,维持电梯正常运行,不发生安全事故。此外,工厂内人流密集,应装设应急照明设备,避免安全事故。

第三章 短路电流计算 3.1短路的形式 在三相系统中,可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。

电力系统中,发生单相短路的可能性最大,而发生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路电流最大,造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作,因此作为选择检验电气设备用的短路计算中,以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k(3)表示。

3.2 短路的原因 工厂供电系统要求正常地不简短地对用电负荷供电,以保证工厂生产和生活的正常进行。但是由于各种原因,也难免出现故障,而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。所谓短路,就是指一切不正常的相与相之间或相与地之间发生通路的情况。

产生短路的原因很多,主要有以下几个方面:
(1)元件损坏,例如绝缘材料的自然老化,设计、安装及维护不良带来的设备缺陷发展成短路等;

(2)气象条件恶化,例如雷击造成的闪络放电或避雷器动作,架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等;

(3)人为事故,例如运行人员带负荷拉刀闸,线路或设备检修后为拆除接地线就加上电压等;

(4)其它,例如挖沟损伤电缆,鸟兽跨接在裸露的载流部分等。

3.3 短路的危害 短路后,短路电流比正常电流大得多;
在大电力系统中,短路电流可达几万甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害,即: (1)短路是要产生很大的电动力和很高的温度,而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏;

(2)短路时电压要骤降,严重影响电气设备的正常运行;

(3)短路可造成停电,而且越靠近电源,停电范围越大,给国民经济造成的损失也越大;

(4)严重的短路要影响电流系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同步,造成系统解列;

(5)单相短路,其电流将产生较强的不平衡交变磁场,对附近的通信线路、电子设备等产生干扰,影响其正常运行,甚至使之发生误动作。

由此可见,短路的后果是十分严重的,因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素;
同时需要进行短路电流计算,以便正确地选择电气设备,使设备具有足够的动稳定性和热稳定性,以保证在发生可能的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障懂得开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件(如电抗器)等,也必须计算短路电流。

3.4 三相短路电流的计算 标幺制法,即相对单位制算法,因其短路计算中的有关物理量是采用标幺值(相对单位)而得名。

按标幺制法进行短路计算时,一般是先选定基准容量S d和基准电压Ud。

基准容量,工程设计中通常取Sd=100MV·A。

基准电压,通常取元件所在处的短路计算电压,即取Ud=Uc。

选定了基准容量Sd和基准电压Ud以后,基准电流Id按下式计算 基准电抗Xd则按下式计算 供电系统中各主要元件的电抗标幺值的计算(取Sd=100MV·A,Ud=Uc)。

(1)电力系统的电抗标幺值 (2)电力变压器的电抗标幺值 (3)电力线路的电抗标幺值 短路电路中各主要元件的电抗标幺值求出以后,即可利用其等效电路图进行电路化简,计算其总电抗标幺值X∑*。由于各元件电抗均采用相对值,与短路计算点的电压无关,因此无须进行电压换算,这也是标幺值法较之欧姆法优越之处。

三相短路电流周期分量有效值 其他三相短路电流 3.5标幺值法计算电路短路电流 3.5.1 短路计算电路 k-1 0.4KV k-2 电源 Soc=200MVA l=1km,x0=0.4/km S9-200 /10,Dyn11 10KV S1=200KVA, DU=4% 3.5.2确定短路计算基准值 取 取Uc1=10.5KV则 =100MVA/(*10.5KV)=5.50KA 取 则 ==144KA 3.5.3计算短路电路中某个元件的电抗标幺值 电力系统: 已知电力系统出口断路器的遮断容量=200MVA, 故 X1* =1OOMVA/200MVA=0.5 架空线路: X2* =(0.4*1)*100MVA/(10.5KVA)^2=0.36 ③电力变压器 查表得:S9-160/10变压器的短路电压百分值=4 故 X3* = 0.04*(100MVA/200KVA) = 20 式中,为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图3.1所示。

X1=0.5 X2=0.36 k-1 X3=20 k-2 图3.1 短路计算等效电路 1.k-1点(10.5kV侧)的相关计算 总电抗标幺值 =0.5+0.36=0.86 三相短路电流周期分量有效值 I(k-1) = 5.5KA/0.86=6.40KA 其他短路电流 i(sh)=2.55*6.40KA=16.32KA I(sh)=1.51*6.40KA=9.66KA 三相短路容量 S(k-1)=100MVA/0.86=116.28MVA 2.k-2点(0.4kV侧)的相关计算 总电抗标幺值 =0.5+0.36+20=20.86 三相短路电流周期分量有效值 I(k-2)=144KA/20.86=6.91KA 其他短路电流 i(sh)=2.55*6.91KA=17.62KA I(sh)=1.51*6.91KA=10.43KA 三相短路容量 S(k-2)=100MVA/20.86=4.79MVA 以上短路计算结果综合图表3.2所示。

表3.2 短路计算结果 短路计算点 三相短路电流 三相短路容量/MVA k-1 6.40 6.40 6.40 16.32 9.66 116.28 k-2 6.91 6.91 6.91 17.62 10.43 4.79 电气设备、电缆、母线的选择 第四章 导线型号及截面选择 4.1 导线型号及截面选择 1. 10KV高压母线的选择及检验 (1)选择经济截面 变压器一次侧计算电流: =156.70/1.73*10=9.05A 按经济电流密度选择导线截面,因年最大负荷利用小时为4000h,查表得: Jec=1.15(lgj) 则 Sec=Ic1/Jec =7.86(mm) 由设计经验表明计算值比实际值偏大,因此选用LGJ-25型钢芯铝绞线。

(2)检验发热条件 查表知,LGJ-25在室外温度为25度时的允许载流量为Ial=135A>9.05A,满足发热条件。

(3)校验机械强度 查表知,10KV架空铝绞线的机械强度最小截面为 Smin=16mm2<S=25mm2 因此,所选的导线截面也满足机械强度要求。

2. 4KV高压母线的选择及检验 (1)选择经济截面 变压器一次侧计算电流: =156.70/1.73*4=22.64A 按经济电流密度选择导线截面,因年最大负荷利用小时为4000h,查表得: =1.15(LGJ) 则 Sec=Ic1/Jec =19.68(mm) 由设计经验表明计算值比实际值偏大,因此选用LGJ-25型铜绞线。

(2)检验发热条件 查表知,TMY—50在室外温度为25度时的允许载流量为Ial=135>19.68A,满足发热条件。

(3)校验机械强度 查表知,4KV架空铝绞线的机械强度最小截面为 Smin=16mm2<S=25mm2 因此,所选的导线截面也满足机械强度要求。

3. 380V的出线选择及检验 具体选择如下表:
表6-1 380V的出线选择 序号 用电设备名称 负荷类型 (A) 导线截面选择 () 导体类型选择 一 车间I 动力 81.83 40 BX型铜芯绝缘橡皮线 二 车间II 动力 64.71 35 BX型铜芯绝缘橡皮线 三 车间III 动力 45.58 25 BX型铜芯绝缘橡皮线 四 办公室 照明 249.60 120 BX型铜芯绝缘橡皮线 五 食堂 照明 45.58 25 BX型铜芯绝缘橡皮线 第五章 高低压电气一次设备的选择 工厂供配电系统中担负输送、变换和分配电能任务的电路,称为“主电路”,也叫“一次电路”。

一次电路中的所有电气设备,称为“一次设备”或“一次元件”。

5.1 电气设备选择原则 5.1.1 按正常运行条件选择 电气设备按正常工作条件选择,就是要考虑装置地点的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置特征;
电气要求是指对设备的电压、电流、频率(一般为50HZ)等方面的要求;
对一些断路电器如开关、熔断器等,还应考虑其断流能力。

(1)考虑所选设备的工作环境。如户内、户外、防腐蚀、防暴、防尘、防火等要求,以及沿海或是湿热地域的特点 。

(2)所选设备的额定电压UN,et应不低于安装地点电网的额定电压UN,即 UN,et≥UN 一般设备的电压设计值满足1.1UN,et,因而可在1.1UN,et下安全工作。

(3)设备的额定电流IN是指在额定周围环境温度下,设备的长期允许电流。IN应不小于通过设备的计算电流I30,即 IN≥I30 (4)设备的最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流,即 5.1.2 按短路条件校验 (1)动稳定校验 动稳定校验(电动力稳定)是指导体和电器承受短路电流机械效应的能力。满足稳定的条件是 或 式中,、——设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值;

、——设备允许通过的电流峰值及其有效值。

对于下列情况可不校验动稳定或热稳定。

1)用熔断器保护的电器,其热稳定由熔断时间保证,故不校验热稳定。

2)电压互感器及其所在回路的裸倒替和电器可不校验动、热稳定,因短路电流很小。

3)电缆一般均有足够的机械强度,可不校验动稳定。

(2)热稳定校验 短路电流通过时,电器各部件温度不应超过短路时发热最高允许值,即 式中,——设备安装地点稳态三相短路电流;

——短路电流假想时间;

——电器的热稳定电流;

——电器的热稳定时间。

5.2 高压一次设备的选择 高压一次设备的选择,必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求,同时设备应工作安全可靠,运行维护方便,投资经济合理。

5.2.1 按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压,即,高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压,即。故高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV,穿墙套管额定电压=11.5kV,熔断器额定电压=12kV。

5.2.2 按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流,即 5.2.3 按断流能力选择 设备的额定开断电流或遮断容量,对分断短路电流的设备来说,不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量,即 或 对于分断负荷设备电流的设备来说,则为,为最大负荷电流。

5.2.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a)动稳定校验条件 或 、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值,、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值 b)热稳定校验条件 对于上面的分析,如表5.1所示,由它可知所选高压一次设备均满足要求 表5.1 10kV高压侧一次侧设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动态定度 热稳定度 其它 装置地点条件 参数 数据 10kV 9.05A () 6.40kA 9.66kA 6.40^2*1.8= 73.73KA 一次设备型号规格 额定参数 高压少油断路器SN10-10/1000 10kV 1000A 31.5 kA 80 kA 高压隔离开关-10/200 10kV 200A - 25.5 kA - 高压熔断器RN2-10/15A 10kV 15A 50kA - - 电压互感器JDJ-10 10/0.1kV - - - - 电压互感器JDZJ-10 - - - - 电流互感器LQJ-10 10kV 100/5A - 30.8 kA - 避雷针FS4-10 10kV - - - - 户外隔离开关GW4-12/400 10kV 400A - 25kA - 5.3变电所低压一次设备的选择 同样根据上面的原则,做出380V低压侧一次设备的选择校验,如表6-2所示,所选数据均满足要求。

表7.2 380V低压侧一次设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流 能力 动态 定度 热稳定度 装置地点条件 参数 数据 380V 477.3 A 6.91kA 10.43kA 6.91^2*1.8= 85.95 一次设备型号规格 额定参数 低压断路器DW20-630 380V 630A (大于) - - 变电所至各车间干线上负荷开关的选择如表7-5。

表7-5 低压干线负荷开关型号选择 序号 车间名称 (A) 负荷开关型号 额定电流(A) 一 车间I 81.83 HH11-100/3 100 二 车间II 54.71 HH11-100/3 100 三 车间III 45.58 HH11-100/3 100 四 办公室 249.60 HH11-300/3 300 五 食堂 45.58 HH11-100/3 100 第六章 接地与防雷设计 6.1防雷保护的措施 1. 防直击雷保护 (1)避雷针 (2)避雷线 (3)避雷带和避雷网 避雷针(线)的接地装置 (1)避雷针接地必须良好,接地电阻不宜超过10 欧姆 ;

(2)35kV及以下变配电所的避雷针应单独装设支架,避雷针与被保护设备之间的空气距离不小于5m;

(3)独立避雷针应有自己专用的接地装置,接地装置与变配电所接地网间的地中距离不应小于3m;

(4)避雷针及接地装置与道路入口等的距离不小于3m。

2. 感应雷和入侵雷防护 (1)管型避雷器 (2)阀型避雷器 (3)金属氧化物避雷器 3. 架空线的防雷措施 (1)在60kV及以上的架空线路上全线装设;

(2)35kV的架空线路上,一般只在进出变配电所的一段线路上装设;

(3)而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。

4. 变配电所的防雷措施 (1)装设避雷针来防止直接雷。

(2)装设避雷器用来保护主变压器,以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所,损坏变电所的这一关键的设备。

(3)为了防止雷电波侵入变电所的3~10kV配电装置,应当在变电所的每组母线和每路进线上装设阀型避雷器。

根据以上分析,选择FCD-6JS-8避雷器。

6.2防雷装置的接地 避雷针宜装设独立的接地装置。防雷的接地装置及避雷针(线、网)引下线的结构尺寸,应符合GB50057—1994的规定。

防直击雷的接地装置与保护的建筑物、配点装置及其接地装置应保持一定的安全距离。为了降低跨步电压,保障人生安全,按GB50057—1994规定,放直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道的距离不应小于3m。当距离小于3m时,应采取以下措施:①水平接地局部深埋不应小于1m;②水平接地体局部包以绝缘物,或敷以50-80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m. 该变电所变压器容量1000KVA,因为进线为10/0.4KV,10KV的架空线是总长是 1km。

(1)确定接地电阻 属1KV以上电流接地系统及与1KV以上系统共用的接地装置,选(RE≤120/ IE,且RE< 10Ω),同时又满足与总容量在100KV·A以上的变压器相联的接地装得: RE<4Ω所以确定次车间公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件:
且 =10*1/350=0.028A =120/0.028=4285.7Ω 故此变电所的接地电阻为RE<4Ω 。

(2)接地装置初步方案 现初步考虑围绕车间建筑四周距车间2-3米打入一圈直径50mm,长2.5m的钢管接地体,每隔5m打入一根,管间用40×4mm的扁钢焊接。

(3)计算单根钢管接地电阻 查附表1得砂质粘土的ρ=100Ω·m. 单根钢管接地电阻 RE1==100/2.5=40Ω (4)确定最后接地方案 根据Re1/Re=40/4=10,但考虑到管间屏蔽效应,初选15根直径50mm,长2.5m的钢管作为接地体.以n=15和 去查手册 (取n=10和n=20,在时的值的中间值)可得ηe≈0.645,,因此n=Re1/(Re*ηe) =40/(0.645×4)≈16,但是要考虑到接地体的均匀对称布置以及实际需要,选18根直径为50mm,长2.5m的钢管作接地体,用40×4mm的扁钢连接,根据车间需要,适宜单排布置,而且南北两排,共36根。

第七章 变电所二次回路方案选择及继电保护整定 7.1 二次回路方案选择 (1)高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用手动操动机构。

(2)变电所的电能计量回路 变电所高压侧装设专用计量柜,装设三相有功电度表和无功电度表,分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能,并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。

(3)变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器——避雷器柜。其中电压互感器为3个JDZJ——10型,组成Y0/Y0/的接线,用以实现电压侧量和绝缘监察。作为备用电源的高压联路线上,装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表。高压进线上,也装上电流表。低压侧的动力出线上,均装有有功电度表和无功电度表,低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上,装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表,仪表的准确度等级按符合要求。

7.2 主变压器的继电保护装置 7.2.1 装设瓦斯保护 当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时,瞬时动作于信号;
当产生大量的瓦斯时,应动作于高压侧断路器。

7.2.2 装设反时限过电流保护 采用GL15型感应式过电流继电器,两相两继电器式结线,去分流跳闸的操作方式。

1.过电流保护 电流的整定要考虑以下两个条件:
(1)要躲过最大负荷电流,以免在最大负荷电流通过时保护装置动作;

(2)保护装置的返回电流要躲过线路的最大电流,以保证保护装置在外部故障被切除后,能可靠的返回原始位置,以免发生误动作。

继电器最小动作电流按以下公式整定:
其中,可靠系数,接线系数,继电器返回系数,电流互感器的电流比=100/5=20 ,因此 动作电流为:
因此过电流保护动作电流整定为12A。

过电流保护动作时间的整定: 因本变电所为电力系统的终端变电所,故其过电流保护的动作时间(10倍的动作电流动作时间)可整定为最短的0.5s 过电流保护灵敏度系数的检验: 其中,=0.86611.12kA/(6kV/0.4kV)=0.642 , 因此其灵敏度系数为:
錯誤! 找不到參照來源。=642A/200A=3.21>1.5 即满足灵敏度系数的1.5的要求。

1.速断保护 利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。

当电流保护的动作时限超过0.7s时,应装设电流速断保护。电流速断保护实际上是一种瞬时动作的过流保护。其动作时间为继电器本身固有的动作时间,它的选择性不是依靠时限,而是依靠选择适当的动作电流来解决。

利用式, 其中,,,,,因此速断保护电流为 速断电流倍数整定为 =錯誤! 找不到參照來源。=31.136/10=3.11(注意不为整数,但必须在2-8之间) 电流速断保护灵敏度系数的检验:
利用式,其中,,因此其保护灵敏度系数为 =9630/623.2=15.45>>1.5 从《工厂供电课程设计指导》可知,按GB50062—92规定,电流保护的最小。

个人总结:
这次工厂供配电设计结束了,总的来说我们学到了不少的东西,知道了理论联系的重要性,懂得了设计过程只的具体细节和步骤。我相信这过程对我们今后的学习和工作给与积极的影响,搭好了平台。在以后我一定会学好专业知识,提自己在这方面的能力。从这次设计中我对电气工程有了一个基本的整体感觉,对生活中的电力供应有了更好的理解。尤其通过这次课程设计结合了这两年学的相关的专业知识,对各门课都有了一个较全面的理解。

在做本次课程设计的过程中,自己查阅了很多次资料和指导书。但为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅设计书是十分必要的,同时也是必不可少的。在这个过程中,较深入的了解了许多工程领域里所具有的实践性很强的问题,感触很多,相信这种收获将会对自己以后的工作和学习产生很大的帮助。

这些必将对我以后的学习和工作有很好的帮助。对那些在课设中,给予我帮助的同学表示感谢。

附录一:参考文献 [1] 刘介才编著.供配电技术.北京:机械工业出版社.2002  [2] 刘介才编.工厂供电(第3版).北京:机械工业出版社.1998  [3] 刘介才.工厂供电简明设计手册.北京:机械工业出版社.1993 附录二:主线路图及继电保护图(在文件夹中保存有.dwg工程文件) (主线路图) DWG文件附件无 (继电保护)

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