某化纤毛纺织厂全厂总配电所及配电系统设计-课程设计报告

电力基础课程设计说明某化纤毛纺织厂全厂总配电所及配电系统设计学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：2016年月1绪论在国民经济高速发展的今天，电能的应用越来越广泛，生产、科学、研究、日常生活都对电能的供应提出更高的要求，因此确保良好的供电质量十分必要。本设计书注重理论联系实际，理论知识力求全面、深入浅出和通俗易懂。本课程设计选择进行了一个模拟的中小型工厂区域变电站经10KV双回架空线路对该厂供电。该厂多数车间为三班工作制，少数车间为一班或两班制。本厂绝大部分用电设备属长期连续负荷，要求不间断供电。全年为300个工作日，年最大有功负荷利用小时为6100小时，属于二级负荷。本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、经济合理的要求，确定了配电变电所的位置与形式及配电变电所变压器的台数与容量、类型及选择配电变电所主接线及高压低压设备与进出线。2生产任务及车间组成2.1生产规模及产品规格本厂万锭精梳化纤厂，全部生产化纤产品。全年生产能力为230万米。其中厚织物为50%，中厚织物占30%，薄织物占20%。本厂经常有对外出口订单，在地区经济中占有重要的地位。2.2车间组成及布置本厂设有一个主厂房，其中有制条车间、纺纱车间、织造车间、染整车间四个生产车间。另外还有辅助车间及其他设施。3各车间计算负荷和无功补偿3.1负荷计算全厂总配变电所负荷计算，是在车间负荷计算基础上进行的，考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降变电所高压侧计算负荷及总功率因数。采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，具体数据如表3-1。表3-1全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表 序号 车间或用电单位名称 设备容量(kW) 计算负荷 变压器台数及容量 备注 (kW) (kVar) (kVA) NO.1变电所 1 制条车间 350 0.8 0.8 0.75 280 210 350 S9-1000/101000kVA*1 0.9 2 纺纱车间 350 0.8 0.8 0.75 280 210 350 3 软水站 84.1 0.65 0.8 0.75 54.67 41.00 68.34 4 锻工车间 37 0.3 0.65 1.17 11.1 12.99 17.08 5 机修车间 287.2 0.3 0.5 1.73 86.16 149.06 172.32 6 托儿所 13 0.6 0.6 1.33 7.8 10.37 13 7 仓库 38.6 0.3 0.5 1.17 11.58 13.55 23.16 8 小计 658.18 582.27 878.77 NO.2变电所 1 织造车间 528 0.8 0.8 0.75 422.4 316.8 528 S9-1000/101000kVA*1 0.9 2 染整车间 497 0.8 0.8 0.75 397.6 298.2 372.75 3 浴室 2.88 0.8 1 - 2.30 0 2.30 4 食堂 23 0.75 0.8 0.75 17.25 12.94 21.56 5 单身宿舍 25 0.8 1 - 20 0 20 6 小计 773.60 565.15 958.04 NO.3变电所 1 锅炉房 167 0.75 0.8 0.75 125.25 93.94 156.56 S9-315/10315kVA*1 0.9 2 水泵房 132 0.75 0.8 0.75 99 74.25 123.75 3 化验室 54 0.75 0.8 0.75 40.5 30.38 50.63 4 卸油泵房 23 0.75 0.8 0.75 17.25 12.94 21.56 5 小计 253.8 190.35 317.25 全厂合计 1685.58 1337.77 2151.93 相关公式为：3.2无功功率的补偿3.2.1无功功率的人工补偿装置供电单位一般对用电用企业要求要求功率因数达到0.9以上，当总功率因数较低时，常采用提高用电设备的自然功率因数的方法提高总平均功率因数。提高负荷的功率因数，可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率，使线损大为降低，而且还可以改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力。本设计采用并联电容器进行无功补偿，它是目前最行之有效且应用最广的无功补偿的措施，它主要用于频率为50Hz的电网中提供功率因数，作为产生无功功率的电源。并联电容器的补偿方式，有以下三种：1.高压集中补偿；2.低压成组补偿；3.分散就地补偿；本工厂选用低压成组补偿方式。补偿区和经济效果最优。3.2.2并联电容器的选择计算1.无功功率补偿容量（单位为kvar）的计算式中——工厂的有功计算负荷；——对应于原来功率因数的正切；——对应于需补偿到的功率因数的正切；——无功补偿率；2.并联电容器个数的计算式中——单个电容器的容量。(1)NO.1变电所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。由表3-1可知视在计算负荷为：原功率因数：要求功率因数不低于0.9，考虑到变压器无功功率损耗，可按补偿后的功率因数为0.92来计算补偿容量。因此，需装设的电容器容量为本设计选用的电容器型号为BKMJ0.4-25-3补偿电容器的个数：补偿以后：补偿后的计算电流：高压侧的功率因数的校检：高压侧有功计算负荷：高压侧无功计算负荷：高压侧的视在计算负荷：高压侧的计算电流：高压侧的功率因数：满足要求。(2)NO.2变电所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。由表3-1可知视在计算负荷为：原功率因数：要求功率因数不低于0.9，考虑到无功功率损耗，可按补偿后的功率因数为0.92来计算补偿容量。因此，需装设的电容器容量为本设计选用的电容器型号为BKMJ0.4-25-3补偿电容器的个数：取n=12，则实际补偿容量为：补偿以后：补偿后的计算电流：高压侧的功率因数的校检：高压侧有功计算负荷：高压侧无功计算负荷：高压侧的视在计算负荷：高压侧的计算电流：高压侧的功率因数：满足要求。(3)NO.3变电所的无功补偿（提高功率因数到0.9以上）。由表3-1可知视在计算负荷为：原功率因数：要求功率因数不低于0.9，考虑到无功功率损耗，可按补偿后的功率因数为0.92来计算补偿容量。因此，需装设的电容器容量为本设计选用的电容器型号为BW0.4-12-1/3补偿电容器的个数：取n=9，则实际补偿容量为：补偿以后：补偿后的计算电流：高压侧的功率因数的校检：高压侧有功计算负荷：高压侧无功计算负荷：高压侧的视在计算负荷：高压侧的计算电流：高压侧的功率因数：满足要求。3.2.3高压侧总平均功率因数校验该厂的总平均功率因数值大于0.9，满足条件。4各车间变电所的设计选择4.1变配电所所址选择的一般原则及厂区布置图选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术与经济比较后确定：1.接近负荷中心。2.进出线方便。3.接近电源侧。4.设备运输方便。5.不应设在有剧烈震动或高温的场所。6.不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。7.不应设在厕所浴池或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8.不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不易设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。9.不应设在地势低洼和可能积水的场所。10.高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》还规定：1.装有可燃性浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。2.多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变配电所应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁。3.高层主体建筑物内不宜设装有可燃性油的电气设备的变配电所。当受条件限制必须设置时，应在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集的场所的正上方，正下方，贴邻和疏散出口的两旁，并采取相应的防火措施。4.露天或半露天的变电所，不应设在下列场所：有腐蚀气体的场所；挑檐为燃烧体或难燃烧和耐火等级为四级的建筑物旁；附近有棉粮及其它易燃易爆物品集中的露天堆放场；容易沉积粉尘，可燃纤维和灰尘，或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。图4.1.1某化纤毛纺织厂全厂总平面布置图1-制涤车间；2-纺纱车间；3-织造车间4-染整车间；5-软水站；6-锻工车间7-机修车间；8-托儿所；9-仓库10-锅炉房；11-单身宿舍；12-食堂13-木工车间；14-化验室及水泵房；15-卸油泵房16-浴室图4.1.2车间分配图4.2变电所主变压器的容量选择变压器的选择有两种情况：（1）只装一台变压器的变电所变压器的容量为Sr：应满足用电设备全部的计算负荷S30的需要，即（2）装有两台变压器的变电所每台变压器的容量Sr应满足两个4条件：(任何一台变压器工作室应满足总计算负荷S30的60%~70%的需要，即(任何一台变压器工作室，应满足一、二级负荷S30的需要，即本设计变电选取的（1）的方式。（3）车间变电所变压器的容量上限单台变压器不宜大于1000KV·A。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制；另一方面也是考虑到可以使变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。（4）并行运行的变压器最大容量与最小容量之比不应超过3:1。同时，并联运行的两台变压器必须符合以下条件：①并联变压器的电压比必须相同，允许差值不应超过5%，否则会产生环流引起电能损耗，甚至绕组过热或烧坏。②并列变压器的阻抗电压必须相等，允许差值应不超过±10%，否则阻抗电压小的变压器可能过载。③并列变压器的联接组别应相同，否则二次侧会产生很大的环流，可能使变压器绕组烧坏。表4-2变压器的选择 变电所 变压器的型号 额定容量KVA 额定电压（KV） 消耗（KW） 空载电流（%） 阻抗电压（%） 台数（） 高压 低压 空载 短路 NO.1 S9-1000/10 1000 10.5 0.4 1.7 10.3 0.7 4.5 1 NO.2 S9-1000/10 1000 10.5 0.4 1.7 10.3 0.7 4.5 1 NO.3 S9-315/10 315 10.5 0.4 0.70 3.50 1.5 4 15主接线设计本厂主接线主要有三种较优方案，分别是（1）单母线分段桥型接线，（2）简单单母线，架空双回线接线，（3）单母线分段，架空双回线接线。由于本厂是二级负荷，在经济中占有重要地位，且大多数车间是三班工作制，为了保证供电的可靠性，再考虑经济型因素，所以选用单母线分段桥型接线方式。采用这种接线方式的优点主要是可靠性和经济性比较好。单母线分段则提高了三个车间供电的可靠性。正常运行时，分段断路器闭合。当任一段母线故障时，分段断路器在继电保护装置作用下断开，将故障母线和非故障段隔开，保障非故障段母线所带负荷的供电可靠性。5.1主接线设计图详细图见附录一6短路电流的计算6.1短路电流计算意义及方法在工业生产中，如果线路发生短路，那么造成的后果是非常严重的，因此需要努力消除可能引起短路的一切因素。同时需要进行短路计算，以便正确的选择电气设备，是设备具有足够的动稳定性，和热稳定性，以保证在发生可能有最大短路电流是不至于损坏。短路电流的计算一般分为两种，本设计采用标幺制法。短路电流计算方法：基准电流：三相短路电流周期分量有效值：=三相短路容量的计算公式：=在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般。6.1输电系统等效图6.2短路电流计算取=100MVA，高压侧，低压侧系统最大标幺值：系统最小标幺值：变压器阻抗标幺值：所以==EMBEDEquation.3==4.5==总配进线：=0.4EMBEDEquation.3EMBEDEquation.3=0.2EMBEDEquation.3=0.18最大运行方式下：6.2.1最大运行方式下等效电路图对于点发生三相短路：:===2.55=22.43kA===对于点发生三相短路：:=0.535+===1.84=1.84===对于点发生三相短路：EMBEDEquation.3:=0.535+===1.84=1.84===对于点发生三相短路：EMBEDEquation.3:=0.535+===1.84=1.84===最小运行方式下：6.2.2最小运行方式下等效电路图:=0.93+0.18=1.11===2.55=2.55===:=0.93+0.18+4.5=5.61===1.84=1.84===:=0.93+0.18+4.5=5.61===1.84=1.84===:=0.93+0.18+12.7=13.81===1.84===将以上数据列成短路计算表，如表所示：表6-2-1最大运行方式短路计算表 最大运行方式 短路点 （kA） （kA） （kA） 三相短路容量（MVA） 8.8 22.43 13.31 160 28.16 50.688 29.96 19.51 28.16 50.688 29.96 19.51 10.38 19.93 11.78 7.5表6-2-2最大运行方式短路计算表 最小运行方式 短路点 （kA） （kA） （kA） 三相短路容量（MVA） 4.95 12.62 7.49 90.09 25.73 47.34 27.98 17.83 25.73 47.34 27.98 17.83 10.45 19.23 11.37 7.247变电所高低压电气设备的选择7.1一次设备的选择校验原则（1）按工作电压选择设备的额定电压UN.e一般不应小于所在系统的额定电压UN。而高压设备的额定电压UN.e应不小于其所在系统的最高电压Umax。查表知：UN=10kV,Umax=11.5kV,高压开关设备、互感器、及支柱绝缘额定电压UN.e=12kV,穿墙套管额定电压UN.e=11.5kV,熔断器额定电压UN.e=12kV。（2）按工作电流选择设备的额定电流IN.e不应小于所在电路的计算电流I​​​​​​​​​30。（3）按断流能力选择设备的额定断开电流Ioc断流容量Soc，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能断的的最大短路有效值Ik或短路容量Sk。（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b)热稳定校验条件7.2高压设备器件的选择及校验供电系统的电气设备主要有断路器、负荷开关、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套电设备等。电气设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。电气设备按在正常条件下工作进行选择，就是要考虑电气装置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（室内或室外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求；对一些断流电器如开关、熔断器等，应考虑断流能力。表7-2高压设备器件的选择 计算数据 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 高压熔断器 避雷器 型号 SN10-10I GW1-6（10）/400 LA-10（D级） JDZ-10 RW10 FZ-10 U=10kV 10kV 10kV 10kV 11000/100 10kV 10kV =105.59A 630A 400A 200/5 — 2A =8.94kA 16kA — — — — =162.6MVA 300MVA — — — 200MVA =22.8kA 40kA 25kA — — — t=×t — — — 个数 8 16 2 2 2 17.2.1断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=10kV==630A>=105.59A(3)动稳定校验断路器最大动稳试验电流峰值不小于断路器安装处的短路冲击电流值即=40kA>=22.8A(4)热稳定校验要求断路器的最高温升不超过最高允许温度即即>。(5)断流容量的校验：断路器的额定断流容量应大于断路器安装处的最大三相短路电流容量即>综上，断路器的选择满足校验条件。7.2.2隔离开关的选择与校验（1）按工作环境选型：户外型（2）隔离开关的额定电压及额定电流=10kV==200>=105.59A（3）动稳定校验=25.5kA>=22.8kA（4）热稳定校验>即7.2.3电流互感器选择与校验（高压侧电流互感器）10kV电流互感器：（1）该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即EMBEDEquation.3（2）电流互感器一次侧额定电流（3）动稳定校验动稳定倍数Kd=160=22.8A一次侧额定电流则即动稳定性满足（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=90热稳定时间=0.15=8.94kA即==热稳定性满足7.2.4电压互感器的选择与校验经查表该型号电压互感器额定容量EMBEDEquation.3所以满足要求。7.2.5高压熔断器的选择与校验（1）高压熔断器额定电压大于安装处电网的额定电压即(2)断流能力7.2.6避雷器的选择避雷器的额定电压大于等于安装处电网的额定电压。7.2.710kV进线与各车间变电所进线的校验1、根据短路电流进行热稳定校验（1）10kV进线：按经济电流密度选择进线截面积：已知小时，经查表可得，经济电流密度jec=0.9A/进线端计算电流可得经济截面Aec=经查表，选择LJ型裸绞线LJ-120,取导线间几何间距D=0.6m该导线技术参数为：R=0.27X=校验：短路时发热的最高允许温度下所需导线最小截面积EMBEDEquation.3所以满足要求。（2）No.1变电所进线：按上述方法选择LJ型裸绞线LJ-50,取导线间几何间距D=0.6m该导线技术参数为：R=0.64X=校验：所以满足要求。（3）No.2变电所进线：按上述方法选择LJ型裸绞线LJ-70,取导线间几何间距D=0.6m该导线技术参数为：R=0.46X=校验：所以满足要求。（4）No.3变电所进线：按上述方法选择LJ型裸绞线LJ-25,取导线间几何间距D=0.6m不满足要求，所以选LJ-50。2、根据电压损耗进行校验（1）10kV进线：（2）No.1车间变电所进线：（3）No.3车间变电所进线：3、根据符合长期发热条件进行校验（1）10kV进线：选LJ－120型裸铝绞线取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大允许载流量>105.6A（总负荷电流）（2）No.1车间变电所进线选LJ－50型裸铝绞线取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大允许载流量>41.89A（3）No.3车间变电所进线：选LJ－50型裸铝绞线取导线间几何间距D=0.6m经查表可得，最大允许载流量>17.25A7.3低压设备器件的选择及校验表7-3-1NO.1低压设备选择 计算数据 低压断路器 隔离开关 电流互感器 型号 DW48-1600 HD11~14 LMZ-0.5 U=0.4kV 0.4kV 0.4kV 0.4kV =933.96A 1600A 1000A 1000/5 =26.7kA 50kA — — =18.5MVA — — — =49.13kA — 60kA（杠杆式） 135 t=t — 75 个数 1 7 8表7-3-2NO.2低压设备选择 计算数据 低压断路器 隔离开关 电流互感器 型号 DW48-1600 HD11~14 LMZ-0.5 U=0.4kV 0.4kV 0.4kV 0.4kV =1277.89A 1600A 1500A 2000/5 =28.22kA 50kA — — =19.55MVA — — — =51.92kA — 80kA（杠杆式） 135 t=t — 75 个数 1 5 6表7-3-3NO.3低压设备选择 计算数据 低压断路器 隔离开关 电流互感器 型号 DW15-630 HD11~14 LMZB6-0.38 U=0.4kV 0.4kV 0.4kV 0.4kV =368.42A 630A 600A 300~800/5 =10.38kA 30kA — — =7.18MVA — — — =19.11kA — 50kA（杠杆式） 135 t=t — 75 个数 1 4 5NO.11、低压断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV=2、隔离开关的选择与校验(1)按工作环境选型：户外型(2)隔离开关的额定电压及额定电流=0.4kV==EMBEDEquation.3=1000=1154.7A>=933.96A满足要求。(3)动稳定校验=60kA>=49.13Ka满足要求。(4)热稳定校验=EMBEDEquation.31=900==107>满足要求。3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）(1)该电流互感器额定电压不小于安装地点的电网额定电压，即EMBEDEquation.3EMBEDEquation.3。(2)电流互感器一次侧额定电流>=933.06A满足要求。(3)动稳定校验（Kd=135）满足要求。(4)热稳定校验（Kt=75）==7.4==<满足要求。NO.21、断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV==1600A>=1217.89A满足要求。2、隔离开关的选择与校验（5）按工作环境选型：户外型（6）隔离开关的额定电压及额定电流=0.4kV==1500>=1217.89A满足要求。（7）动稳定校验=80kA>=51.92kA（8）热稳定校验>即3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）0.4kV电流互感器（5）该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即EMBEDEquation.3（6）电流互感器一次侧额定电流（7）动稳定校验动稳定倍数Kd=135=51.92kA一次侧额定电流则即动稳定性满足。（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=75热稳定时间=0.15=28.22kA即==热稳定性满足NO.31、断路器的选择与校验（1）按工作环境选型：户外式（2）断路器额定电压及额定电流=0.4kV==630A>=368.42A满足要求。2、隔离开关的选择与校验（1）按工作环境选型：户外型（2）隔离开关的额定电压及额定电流EMBEDEquation.3=0.4kV==600>=368.42A满足要求。（3）动稳定校验=50kA>=19.11kA（4）热稳定校验>即3、电流互感器选择与校验（低压侧电流互感器）0.4kV电流互感器。（1）该电流互感器额定电压安装地点的电网额定电压即EMBEDEquation.3（2）电流互感器一次侧额定电流满足要求（3）动稳定校验动稳定倍数Kd=135=19.11kA一次侧额定电流则即动稳定性满足。（4）热稳定性校验热稳定倍数Kt=75热稳定时间=0.15=10.38kA即==热稳定性满足。7.4各车间的进线装设低压熔断器表7-4低压熔断器的型号 型号 熔断电流 熔体电流 分段电流 FU1 RM10 600 600 10000 FU2 RM10 600 600 10000 FU3 RM10 200 160 10000 FU4 RM10 60 35 3500 FU5 RM10 350 300 10000 FU6 RM10 60 20 3500 FU7 RM10 60 35 3500 FU8 RM10 1000 850 12000 FU9 RM10 1000 850 12000 FU10 RM10 15 15 1200 FU11 RM10 60 35 3500 FU12 RM10 60 25 3500 FU13 RM10 350 225 10000 FU14 RM10 200 200 10000 FU15 RM10 100 80 3500 FU16 RM10 60 45 35007.5母线的选择与校验7.5.1高压母线选择与校验：工厂供电，（LMY）母线尺寸：15×3（）铝母线载流量：165A热稳定校验：所以满足热稳定要求；动稳定校验：代入数据：====所以满足动稳定要求。7.5.2低压母线选择与校验：No.1:（LMY）母线尺寸：80×6（）铝母线载流量：1150A热稳定校验：所以满足热稳定要求；动稳定校验：带入数据如下：====所以满足动稳定要求。No.2:（LMY）母线尺寸：100×6（）铝母线载流量：1425A热稳定校验：所以满足热稳定要求；动稳定校验：带入数据如下：====所以满足动稳定要求。No.3:（LMY）母线尺寸：40×4（）铝母线载流量：480A热稳定校验：所以满足热稳定要求；动稳定校验：带入数据如下：====所以满足动稳定要求7.6绝缘子和套管选择与校验7.6.1户内支柱绝缘子型号：ZA—10Y额定电压10kV动稳定校验：经查表可得，支柱绝缘子最大允许机械破坏负荷（弯曲）为3.75kN则：K经验证：所以支柱绝缘子满足动稳定要求。7.6.2穿墙套管：型号：CWL—10/6001）动稳定校验：经查表可得，，，，a=0.22m所以此穿墙套管满足动稳定要求。2)热稳定校验：额定电流为600A的穿墙套管5s热稳定电流有效值为1.2kA则：所以穿墙套管满足热稳定要求。8防雷装置及接地装置设计8.1直击雷保护（1）由于No.1,No.3变电站中电气设备并不集中，只各有一台或两台变压器，所以不设独立的避雷保护，而采用在各变压器侧加装避雷器的方法来防止雷电波和操作过电压。（2）因总配与No.2变电站合并，建设成总配电所，电气设备较集中，所以设置独立的避雷针保护，设避雷针高度为22m，保护半径同上计算24.89m，同时为防止反击，避雷针建设在距离总配10m处，并使避雷针接地体与总配接地体相距大于3m。8.2配电所公共接地装置的设计对于大量使用动力电的矿工企业，供电系统采用YN-C系统，即保护接线与零线相统一，电气设备外壳接保护零线与系统共地。（1）确定接地电阻要求值经查表可确定此变电所公共接地装置的接地电阻应该满足一下两个条件：≤120/其中=（A）≤4Ω式中：-----系统的额定电压------有电的联系的架空线路总长度（km）------有电的联系的电缆线路总长度（km）所以=所以≤120/比较可得：总接地电阻≤4Ω（2）人工接地电阻：应不考虑自然接地体，所以==4Ω（3）接地装置方案初选采用“环路式”接地网，初步考虑围绕变电所建筑四周打入一圈钢管接地体，钢管直径50mm,长2.5m，间距为2.4m；管间用40×4的扁钢连接（4）计算单根接地电阻查表可得砂质粘土电阻率=100EMBEDEquation.3m，单根钢管接地电阻：≈==40（5）确定接地钢管数和最后接地方案根据/=40÷4=10；故选择10根钢管做接地体；=1，利用系数=0.52～0.58，取=0.55，因此接地体数量n为：n==16所以最后确定为用16根直径50mm长2.5m的钢管体接地体管间距为2.5m，环式布置。用40×4扁管连接，附加均压带。=<48.3行波保护装设避雷器用来防止雷电入侵波与操作过电压对配电所电气装置特别是对变压器的危害，根据本厂总配电处系统高压侧为10kV电压等级。所以按额定电压选择避雷器。故FZ-10型避雷器。9继电保护及二次接线设计工厂供电系统或变配电所得二次回路是由二次设备（包括：电压、电流和电能的测量表计，保护用电压和电流继电器，各类开关的操作控制设备，信号指示设备，自动装置与远动装置等）所组成的回路。二次回路是用来控制、指示、监视和保护一次设备的电路，按功能可分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路和自动装置回路等。变电所二次接线需满足以下内容：（1）高压断路器的操作机构控制与信号回路；（2）变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由有关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一避雷器柜。其中电压互感器为3个JDZJ——10型，组成Y0/Y0/Δ的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电能表和三相无功电能表、电流表，高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出现上，均装有有功电能表和无功电能表，低压照明线路上，装有三相四线有功电能表。低压并联电容器组线路上，装上无功电能表。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规范要求。高压侧继电保护安装于10kV进线，低压侧继电保护装置安装于0.4kV侧，变压器保护装置安装于变压器两端。9.1二次回路方案的选择（1）断路器控制和信号回路设计。采用灯光监视的断路器控制信号回路接线。（2）变电所测量及计量仪表。10kV变电所计量表的装设如表8-1所示表9-110kV变电所计量仪表的装设 线路名称 装设的表计数量 电流表 电压表 有功功率表 有功电能表 无功电能表 10kV进线 1 1 1 10kV母线（每段） 4 10kV联络线 1 1 2 10kV出线 1 1 1 变压器高压侧 1 1 1 变压器低压侧 3 1 低压母线（每段） 1 出线（>100A） 1 1 （3）中央信号装置。在变电所控制或值班室内一般装设中央信号装置，由事故信号和预告信号组成。车间变电所中央信号装置一般采用重复动作的信号装置。若变电所接线简单可采用不重复动作信号装置。本变电所采用集中复归不能重复动作的事故信号装置和集中的复归预告信号装置，它们均采用交流操作电源，取自电压互感器作为信号电路电源。9.2变电所继电保护装置配置继电保护装置应该满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性。电力设备和线路短路故障的保护应设有主保护和后备保护，必要时再增加辅助保护。9.2.1电力线路继电保护（1）电流速断保护=8.94kA==1.258.94=11.175kA继电保护动作电流===0.28kA动作时间t=0s保护范围校验==—59.4%其中EMBEDEquation.3所以无保护范围。（2）线路过电流保护保护时限灵敏系数校验：合格。9.2.2变压器继电保护配置对于高压侧为6~10kV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如果电流保护的动作时间大于0.5~0.7秒时，还应装设电流速断保护。容量在800kVA及以上的油侵式变压器和400kVA及以上的车间内油侵式变压器，按规定应专设瓦斯保护。瓦斯保护在变压器轻微故障时，动作于信号，而其他保护包括瓦斯保护在变压器发生严重故障时，一般均动作于跳闸。但是，如果单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KVA及以上时，则要求装设纵连差动保护来取代电流速断保护。经分析整定计算后本方案确定采用过电流保护，单相接地短路保护过负荷保护和瓦斯保护。变压器保护原理图及展开图见附图。a.变压器过电流保护保护装置一次侧动作电流为电流继电器动作电流为灵敏系数校验保护时限因为变压器过电流保护时限大于0.5s所以变压器应设电流速断保护。b.变压器电流速断保护28220/=1693.2A1693.2=84.66Ac.变压器过负荷保护在变压器高压侧设置过负荷保护，因为负荷多数情况下是三相对称的，因此过负荷只用一个电流继电器接于一相电流，经延时9~10s作用于预告信号。保护装置一次侧动作电流和电流继电器的动作电流为：==d.变压器低压侧单相接地短路保护，利用高压侧三相过电流保护兼做单相接地短路保护。e.瓦斯保护（如图8-2）图9-2瓦斯保护10结论与收获本次课程设计顺利的完成了，在这里我们首先要感谢老师的大力帮助，正是在老师的悉心指导和耐心细致地讲解下，使我们完成了本次的课程设计学习。本次供电工程课程设计，可以说是对我们所学理论知识整体的综合性运用，设计的内容贯穿了课本各章节始终，对我们从整体上把握供电工程学科有了很高的要求。通过本次设计我们对所学习的基础知识和专业知识有了更加理性和深层的认识，并锻炼和提高了实际动手和实践能力，为我们将来走向工作岗位打下了良好结实的基础。在参与设计的过程中我们同时意识到了组员间的团结合作、充分的利用资源、熟练运用各种软件的重要性，当然扎实的专业基础知识是本次设计成功的关键因素。附录A：参考文献[1]刘介才《工厂供电》[M]，中国电力出版社，2003[2]熊信银《电力系统工程基础》[M]，华中科技大学出版社，2007，14-33[3]刘介才《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导书》[M]，中国水利水电出版社，2001，25-45[4]刘介才《工厂供电设计指导（第二版）》[M]，机械工业出版社，2003，55-70，79-173，89[5]刘介才《建筑设备电气控制电路设计图解》[M]，机械工业出版社，2008，18-55[6]刘介才《供电技术》[M]，机械工业出版社，1998，227-230，231[7]《电力工程设计手册》[M]，上海人民出版社，2002，35-38[8]陈曾田《电力变压器保护》[M]，水利电力出版社，1989，233-302，302-315[9]刘介才《工厂供电》[M]，机械工业出版社，1998，23-35，136-200[10]范锡普《发电厂电气部分（第三版）》[M]，中国水利水电出版社，1995，236-361[11]向才辉《工厂供电》课题项目化教学的探讨[N]，《新课程研究（中旬刊）》，2010年第3期_1234568145.unknown_1234568273.unknown_1234568337.unknown_1234568369.unknown_1234568401.unknown_1234568417.unknown_1234568433.unknown_1234568449.unknown_1234568457.unknown_1234568461.unknown_1234568463.unknown_1234568465.unknown_1234568466.unknown_1234568467.unknown_1234568464.unknown_1234568462.unknown_1234568459.unknown_1234568460.unknown_1234568458.unknown_1234568453.unknown_1234568455.unknown_1234568456.unknown_1234568454.unknown_1234568451.unknown_1234568452.unknown_1234568450.unknown_1234568441.unknown_1234568445.unknown_1234568447.unknown_1234568448.unknown_1234568446.unknown_1234568443.unknown_1234568444.unknown_1234568442.unknown_1234568437.unknown_1234568439.unknown_1234568440.unknown_1234568438.unknown_1234568435.unknown_1234568436.unknown_1234568434.unknown_1234568425.unknown_1234568429.unknown_1234568431.unknown_1234568432.unknown_1234568430.unknown_1234568427.unknown_1234568428.unknown_1234568426.unknown_1234568421.unknown_1234568423.unknown_1234568424.unknown_1234568422.unknown_1234568419.unknown_1234568420.unknown_1234568418.unknown_1234568409.unknown_1234568413.unknown_1234568415.unknown_1234568416.unknown_1234568414.unknown_1234568411.unknown_1234568412.unknown_1234568410.unknown_1234568405.unknown_1234568407.unknown_1234568408.unknown_1234568406.unknown_1234568403.unknown_1234568404.unknown_1234568402.unknown_1234568385.unknown_1234568393.unknown_1234568397.unknown_1234568399.unknown_1234568400.unknown_1234568398.unknown_1234568395.unknown_1234568396.unknown_1234568394.unknown_1234568389.unknown_1234568391.unknown_1234568392.unknown_1234568390.unknown_1234568387.unknown_1234568388.unknown_1234568386.unknown_1234568377.unknown_1234568381.unknown_1234568383.unknown_1234568384.unknown_1234568382.unknown_1234568379.unknown_1234568380.unknown_1234568378.unknown_1234568373.unknown_1234568375.unknown_1234568376.unknown_1234568374.unknown_1234568371.unknown_1234568372.unknown_1234568370.unknown_1234568353.unknown_1234568361.unknown_1234568365.unknown_1234568367.unknown_1234568368.unknown_1234568366.unknown_1234568363.unknown_1234568364.unknown_1234568362.unknown_1234568357.unknown_1234568359.unknown_1234568360.unknown_1234568358.unknown_1234568355.unknown_1234568356.unknown_1234568354.unknown_1234568345.unknown_1234568349.unknown_1234568351.unknown_1234568352.unknown_1234568350.unknown_1234568347.unknown_1234568348.unknown_1234568346.unknown_1234568341.unknown_1234568343.unknown_1234568344.unknown_1234568342.unknown_1234568339.unknown_1234568340.unknown_1234568338.unknown_1234568305.unknown_1234568321.unknown_1234568329.unknown_1234568333.unknown_1234568335.unknown_1234568336.unknown_1234568334.unknown_1234568331.unknown_1234568332.unknown_1234568330.unknown_1234568325.unknown_1234568327.unknown_1234568328.unknown_1234568326.unknown_1234568323.unknown_1234568324.unknown_1234568322.unknown_1234568313.unknown_1234568317.unknown_1234568319.unknown_1234568320.unknown_1234568318.unknown_1234568315.unknown_1234568316.unknown_1234568314.unknown_1234568309.unknown_1234568311.unknown_1234568312.unknown_1234568310.unknown_1234568307.unknown_1234568308.unknown_1234568306.unknown_1234568289.unknown_1234568297.unknown_1234568301.unknown_1234568303.unknown_1234568304.unknown_1234568302.unknown_1234568299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