某工廠10kV車間變電所電氣部分設(shè)計(jì)-供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告.docx

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1、供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 成績: 姓名:謝杰 班級:電12014班 學(xué)號:20122744 指導(dǎo)教師：杜立強(qiáng)電氣與電子工程學(xué)院2015年12月25日目錄摘要.1一課程設(shè)計(jì)題目. 2二本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的.2三、本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)的主要內(nèi)容和求.21.全廠計(jì)算負(fù)荷.32.無功功率補(bǔ)償.33.主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇.44. 變電所主接線方案的設(shè)計(jì)65.短路電流的計(jì)算.76. 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn).107.變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn).158.心得體會.179.參考文獻(xiàn).17摘要本設(shè)計(jì)的題目為“某工廠10kV車間變電所電氣部分設(shè)計(jì)”。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：10/0.4kV變電所主變壓器選擇；變

2、電所電氣主接線設(shè)計(jì)；短路電流計(jì)算；負(fù)荷計(jì)算；無功功率補(bǔ)償；電氣設(shè)備選擇（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補(bǔ)償電容器）；配電裝置設(shè)計(jì)；繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)；防雷保護(hù)設(shè)計(jì)等。其中還對變電所的主接線通過CAD制圖直觀的展現(xiàn)出來。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容緊密結(jié)合實(shí)際，通過查找大量相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出符合當(dāng)前要求的變電所。本變電所對低壓側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算采用需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了無功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)，要求廠總負(fù)荷的月平均功率因數(shù)不低于0.92。短路電流的計(jì)算包括短路點(diǎn)的選擇及其具體數(shù)值計(jì)算；而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)的方法；繼

3、電保護(hù)設(shè)計(jì)主要是對變壓器進(jìn)行電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用避雷針防直擊雷保護(hù)。關(guān)鍵詞： 短路電流計(jì)算，繼電保護(hù)，接地裝置，變壓器一、課程設(shè)計(jì)題目某制藥廠10KV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)二、本次課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的工廠供電課程設(shè)計(jì)是在供電技術(shù)課程學(xué)完結(jié)束后的一次教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，其目的是通過課程設(shè)計(jì)加深學(xué)生對課程基本知識的理解，提高綜合運(yùn)用知識的能力，掌握本課程的主要內(nèi)容、工程設(shè)計(jì)或撰寫論文的步驟和方法。圍繞課本內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行工業(yè)供電系統(tǒng)和建筑供電系統(tǒng)電氣部分設(shè)計(jì)計(jì)算能力，包括供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算能力和電力設(shè)備選擇能力。

4、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，加強(qiáng)供電專業(yè)知識的認(rèn)識水平。鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生分析和解決電力供電專業(yè)技術(shù)問題的能力和方法。三、本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求等） 3.1基本要求按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-2009供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-199410KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范及GB50054-2011低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范DL/T620、621-1997等規(guī)范，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)。做到“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)”的基本要求。并處理好局部與全局、當(dāng)前與長遠(yuǎn)利益的關(guān)系，以便適應(yīng)今后發(fā)展的需要，同時(shí)還要注意電能和有色金屬的節(jié)約等問題3.2設(shè)計(jì)依據(jù)3.2.1電源和環(huán)境條件：由

5、石家莊熱電集團(tuán)熱電四廠10KV雙回路供電，正常情況下，一路工作，一路備用。熱電四廠10kv出線母線短路容量為200MVA，該路線路長為：架空線采用高壓架空絕緣線LYJ3150mm2，長度1.2KM，引至廠區(qū)北邊，然后換用YJLV22型高壓交聯(lián)聚乙烯電纜直埋至高壓配電室內(nèi)。熱電四廠10KV母線的定時(shí)限過電流保護(hù)裝置整定為1.2秒。酵母生產(chǎn)廠變電所內(nèi)設(shè)有兩臺變壓器，容量待選。3.2.2其它條件石家莊供電局要求在10KV電源進(jìn)線處裝設(shè)計(jì)量電費(fèi)的專用儀表，要求廠總負(fù)荷的月平均功率因數(shù)不低于0.92。當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?5?？偱潆娝車鸁o嚴(yán)重粉塵和腐蝕性氣體。3.2.3設(shè)計(jì)內(nèi)容1.全廠計(jì)算負(fù)荷有功

6、功率：P30= Kp*p30無功功率：Q30 =Kq*Q30視在功率：S30=p30cos計(jì)算電流: I30=S303UN序序號用電設(shè)備組名稱數(shù)量n容量Pe(kW)需要系數(shù)Kdcostan計(jì)算負(fù)荷P30KWQ30KvarS30KV-AI30A11制冷站113320.800.80.751065.6799.2 22空壓站13800.800.80.7530422833干燥1550.800.80.75443344壓榨成型1150.750.750.8811.259.955真空包裝1400.750.750.883026.466攪拌114.50.750.750.8810.8759.5777水泵房及水處理19

7、00.750.750.8867.559.48真空過濾1300.700.750.882118.489酵母離心1900.650.750.8858.551.4810試驗(yàn)室1200.600.750.881210.5611照明1500.850.61.3342.556.52512辦公樓1400.600.61.332431.9213宿舍樓11000.600.61.336079.8車間總計(jì)13225651751.2251414.235取Kp=0.95 Kq=0.971663.661371.812156.30124.492. 無功功率補(bǔ)償cos=P30S30=1663.662156.30=0.77在供電營業(yè)規(guī)則

8、中規(guī)定：“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：100kVA以及以上電壓供電的用戶功率因數(shù)為0.90以上，其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉(zhuǎn)售電企業(yè)，功率因數(shù)為0.85以上”，基于此，我們?nèi)osj應(yīng)大于0.9。而由上面計(jì)算可知cosj=0.77，低于0.92，因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償?？紤]到變壓器本身的無功功率損耗QT遠(yuǎn)大于其有功功率耗損PT,一般DQT=(45)DPT，因此，在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，這里取cosj=0.92。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.77提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為:QC=Q30-Q30

9、1=P30tan-tan1QC=qcP30總的無功計(jì)算負(fù)荷為：Q301=Q30-QC補(bǔ)償后總的視在計(jì)算負(fù)荷為 ：S301=Q30-QC2+P302由上式可以看出，在變電所低壓側(cè)裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置以后，由于低壓側(cè)總的視在計(jì)算負(fù)荷減小，從而可使變電所主變壓器容量減小一些，這不僅可降低變電所的初投資，而且還可以減少工廠的電費(fèi)開支。（1）補(bǔ)償前的變壓器容量和功率因數(shù)變壓器低壓側(cè)的視在功率 S302=2156.30kVAcos2=0.77（2）無功補(bǔ)償容量而由上面計(jì)算可知cosj=0.77，低于0.92，因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償?？紤]到變壓器本身的無功功率損耗QT遠(yuǎn)大于其有功功率耗損PT,一般DQT=(45

10、)DPT，因此，在變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，這里取cosj=0.92。要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.77提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容容量為：QC=1663.66tancos-10.77-tancos-10.92=669.84kvar（3）補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后的變電所視在計(jì)算負(fù)荷為S302 1=1371.81-669.842+1663.662=1805.69因此主變壓器容量可選1900kV-A。比補(bǔ)償前減少了400kV-A變壓器的功率損耗為：PT=0.01S302=0.011805.69=18.06kWQT=0.05S302=0.051

11、805.69=90.28kvar變電所高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：P3011=1663.66+18.06=1681.72KWQ3011=1371.81-669.84+90.28=792.25kvarS3011=792.252+1681.722=1858.99kVA補(bǔ)償后工廠的功率因數(shù)為：cos1=P301S301=1681.721858.9.=0.9053.主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇3.1(一)變電所電壓器臺數(shù)的選擇1.總降壓變電所*進(jìn)線為35-110KV 的臺數(shù)選擇：一般選兩臺。若一路進(jìn)線，另一路可以從6-10KV獲得時(shí)，可選一臺總降壓變壓器。2.車間變電所變壓器臺數(shù)的選擇：（1）對有一二級負(fù)荷

12、的變電所選擇兩臺變壓器；僅有二級負(fù)荷無一級負(fù)荷時(shí)，選一臺，但在低壓應(yīng)有從其他變電側(cè)聯(lián)系的備用線或者自備電源。（2）對晝夜負(fù)荷變化較大的或季節(jié)性負(fù)荷變動較大的，選擇兩臺變壓器。3.一般車間變電所宜采用一臺變壓器，但是負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所雖然只為三級負(fù)荷，也可采用兩臺或者多臺。4.確定車間變電所變壓器的臺數(shù)，應(yīng)考慮負(fù)荷發(fā)展，留有一定的發(fā)展空間。（二）變壓器容量的選擇1.只裝一臺主變壓器的變電所：SNTS302.裝有兩臺變壓器的變電所：SNT=0.60.7S30一二三級負(fù)荷SNTS30+一二級負(fù)荷3.車間變電所主要變壓器單臺容量上限：單臺容量一般不大于1000kVA(或1250kVA)，若負(fù)

13、荷較大且集中，也可以選2000kVA以下的變壓器4.適當(dāng)考慮發(fā)展的需要，應(yīng)考慮510年的發(fā)展，留有一定空間。3.2藥廠的負(fù)荷和電源特性，藥廠變電所主變壓器可有下列兩種方案：（1）設(shè)一臺主變壓器采用型號為S9型，容量根據(jù)式SNTS30=2156.30kVA，即采用一臺S9-800/10型低損耗配電變壓器。至于二級負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線承擔(dān)。（2）設(shè)兩臺變壓器采用S9型變壓器，每臺的容量按照下列公式選擇：SNT=0.60.7S30=SNT=0.60.72156.30kVA=1293.781509.41kVA而且SNTS30+因此選擇兩臺S9-800/10低損耗配電變壓器。二級

14、負(fù)荷的備用電源由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。由于該藥廠的負(fù)荷為二級負(fù)荷，且二級負(fù)荷容量較大，對電源的供電可靠性要求高，在經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺變壓器能對一二級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選擇兩臺變壓器。主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。4. 變電所主接線方案的設(shè)計(jì)4.1.1電氣主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性關(guān)系。根據(jù)電力工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累和發(fā)電廠、變電站實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，為滿足電力系統(tǒng)的需要，對

15、電氣主接線提出了以下基本要求：（1）投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，有擴(kuò)建的可能性。（2）接線應(yīng)力求簡單、清晰、操作簡便；（3）運(yùn)行靈活、設(shè)備投、停方便、檢修、隔離、維護(hù)方便；（4）保證對用戶供電必要的可靠性；4.2、電氣主接線的形式電氣主接線的基本組成是電氣設(shè)備，基本環(huán)節(jié)是：電源、母線和出線。當(dāng)電源數(shù)和出線數(shù)不相等時(shí)，為了便于電能的匯集和分配，彩母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，有利于擴(kuò)建，運(yùn)行方便。但加裝母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備較多。若不要匯流母線，電氣主接線占地面積及斷路器數(shù)會減少、投資也小，但其只適用于進(jìn)、出線回路少，不需再擴(kuò)建的電廠或變電站。電氣主接線的基本接線形式依據(jù)是

16、否采用母線，分為有母線和無母線兩大類。有線線類：單母線及單線分段接線、雙母線及雙母分段接線、單線性或雙母線帶旁路接線、一個(gè)半斷路器接線等。無母線類：多角形接線、橋形接線、發(fā)電機(jī)變壓器單元接線、發(fā)電機(jī)變壓器線路組單元接線等。4.3.1 10kV側(cè)的接線設(shè)計(jì)方案一：單母線分段接線（1）接線特點(diǎn)：母線按電源的數(shù)目和功率，電網(wǎng)的接線及運(yùn)行方式分段，通常以23段為宜，段數(shù)分得越多，故障時(shí)停電范圍越小，但使用斷路器的數(shù)量亦越多，配電裝置和運(yùn)行也越復(fù)雜。 （2）優(yōu)缺點(diǎn)分析：單母分段接線的優(yōu)缺點(diǎn)是：A、母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線停止工作，非故障段仍可繼續(xù)運(yùn)行；B、對雙回重要用戶，將雙回線路分別接于不同的段上，

17、以保證對重要用戶的供電；C當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，將使該母線段電源，出線全部停電，減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，該段單回出線用戶停電；D、任一出線的斷路器檢修時(shí)，該回路必須停電。（3）適用范圍：一般來說單母線分段接線應(yīng)用在電壓等級為610KV，出線在6回及以上時(shí)，每段所接容量不宜超過25MW。方案二：單母線分段帶旁路母線接線特點(diǎn)：在出線隔離開關(guān)外側(cè)，加裝一條旁路母線，每一回出線通過一旁路隔離開關(guān)與旁母相連；在每段匯流母線與旁母之間加裝一臺斷路器，組成專設(shè)旁路斷路器的接線。優(yōu)缺點(diǎn)分析：單母分段帶旁路母線的優(yōu)點(diǎn)是：簡單、清晰、操作方便、易于擴(kuò)建；當(dāng)檢修出線斷路器時(shí)可不停電檢修，其缺點(diǎn)是：當(dāng)匯流母線檢修或故障

18、時(shí)，該段母線將全部停電。適用范圍：10KV電壓等級，當(dāng)有不允許停斷路器的要求時(shí)，可設(shè)置分段斷路器兼旁路斷路器的旁路母線接線。通過比較方案一比方案二好。5.短路電流的計(jì)算短路電流計(jì)算在變電所的電氣設(shè)計(jì)中，是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為保證在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠工作，需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。并將決定是否采用限制短路電流的措施，計(jì)算短路電流，應(yīng)在最大運(yùn)行方式下計(jì)算，并省略不重要的部分（如系統(tǒng)中的電阻，電容元件，變電器的勵(lì)磁電流等）且系統(tǒng)正常工作時(shí)，三相對稱故障時(shí)頻率不變。5.1短路電流計(jì)算和分析的目的考慮到短路故障對電力系統(tǒng)運(yùn)行的嚴(yán)重危害性，為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在設(shè)計(jì)

19、和運(yùn)行中應(yīng)使電力系統(tǒng)能克服短路故障造成的危害。為此，要進(jìn)行一系列的短路電流計(jì)算，為選擇電力系統(tǒng)的接線方式和電氣設(shè)備選擇和整定繼電保護(hù)裝置等準(zhǔn)備必要的技術(shù)數(shù)據(jù)。在工程實(shí)際中，短路計(jì)算的目的如下（1）選擇電氣設(shè)備電氣設(shè)備在運(yùn)行中心必須滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性的要求，而設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定性校驗(yàn)則是以短路計(jì)算結(jié)果為依據(jù)的。（2）選擇合適的電氣主接線方案有時(shí)在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，可能由于短路電流太大而需要選擇貴重的電氣設(shè)備，使投資較大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性不好，此時(shí)就需要采取限制短路電流的措施或其他方法選擇可靠而經(jīng)濟(jì)的主接線方案。（3）為繼電保護(hù)的整定計(jì)算提供依據(jù)在繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)中，常需多種運(yùn)行方式下的短路電流值

20、作為整定計(jì)算和靈敏度校驗(yàn)的依據(jù)。5.2電力系統(tǒng)的等值電路由于電力系統(tǒng)中可能有多個(gè)變壓器的存在，也就有多個(gè)不同的電壓等級。因此，不能僅僅將這些簡單元件的等值電路按元件原有參數(shù)簡單地相連，而要進(jìn)行適當(dāng)?shù)膮?shù)歸算，將全系統(tǒng)各元件的參數(shù)歸算至同一電壓等級，才能將各元件的等值電路連接起來，成為系統(tǒng)的等值電路。5.2.1有名值的歸算計(jì)算各元件有各值電抗時(shí)，必須把不同電壓等級各元件的電抗歸算到同一電壓等級，然后才能作出整個(gè)電力系統(tǒng)的等值電路，其參數(shù)歸算過程如下：選基本級確定變比：精確歸算：K=待歸算側(cè)的實(shí)際電壓基本側(cè)的實(shí)際電壓近似歸算：K=待歸算側(cè)的額定電壓基本側(cè)的平均額定電壓5.3短路電流的計(jì)算G k-1

21、 k-2 架空線l=1.2km1.求k-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（Uc1=10.5kV)（1）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗：Soc=200MVA，因此X1 =Uc12Soc=10.52200=0.55架空線電抗：X0=0.35/km,因此X2=0.351.2=0.42繪制K-1點(diǎn)短路的等效電路，如圖，并計(jì)算總阻抗為 10.55 20.42 K-1 XK-1=X1+X2=0.97（2）計(jì)算三相短路和短路容量三相短路電流周期分量有效值：Ik-13=Uc13XK-1=10.5kV 30.97=6.25kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I3=I3=Ik-13=6.25kA三相短路

22、沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流的有效值 ish3=2.55I3=2.556.25=15.93kAIsh3=1.51I3=1.516.25=9.44kA 三相短路容量Sk-13=3Uc1Ik-13=310.56.25=113.66MVA2.求k-2點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（Uc2=0.4kV)（1）計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗：X1 =Uc12Soc=0.42200=810-4架空線電抗：X0=0.35/km,因此X2=X0lUc2Uc12=0.351.2(0.410.5)2=6.0910-4電力變壓器的電抗：Uk%=5,因此X3=X4Uk%Uc22100S N=51000

23、.421000=810-4繪制K-2點(diǎn)短路的等效電路，如圖，并計(jì)算總阻抗為1810-4 3810-4 26.0910-4 k-2 4810-4XK-2=X1+X2+X3/X4 =810-4+6.0910-4+810-42=1.80910-32）計(jì)算三相短路和短路容量三相短路電流周期分量有效值：Ik-13=Uc13XK-2=0.4kV 31.80910-3=127.66kA三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流I3=I3=Ik-13=127.66kA三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流的有效值 ish3=2.55I3=2.55127.66=325.53kA Ish3=1.51I3=1.51127.66=

24、192.77kA 三相短路容量Sk-13=3Uc1Ik-13=30.4127.66=88.44MVA在工程設(shè)計(jì)說明書中，往往只列短路計(jì)算表，如表所示短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流/kA 三相短路容量/MVAIk3I3I3ish3Ish3Sk3k-16.256.256.2515.939.44113.66k-2127.66127.66127.66325.53192.7788.446. 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn)6.1變電所一次設(shè)備的選擇的條件與校驗(yàn)的項(xiàng)目6.1.1按正常工作條件選擇電器根據(jù)額定電壓選擇，根據(jù)額定電壓選擇電器時(shí)應(yīng)滿足以下條件：電器的額定電壓UNe不小于電器裝設(shè)點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓UN，即UNe

25、UN。根據(jù)額定電流選擇。電器的額定電流INe不應(yīng)小于安裝回路的最大工作電流IN，即INeImax。6.1.2校驗(yàn)熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定和開斷電流短路電流通過電器時(shí)，會引起電器溫度升高，并產(chǎn)生巨大的電動力，校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定和開斷能力應(yīng)考慮到各種短路最嚴(yán)重的情況。校驗(yàn)開斷電流：額定開斷電流IocI=Ik 校驗(yàn)動穩(wěn)定:為保證電器的最大三相沖擊短路電流imaxish3校驗(yàn)熱穩(wěn)定性：為保證電器的熱穩(wěn)定，在選擇一般電器時(shí)滿足電器所允許熱效應(yīng)It2tI32tima tima=tk+0.05s=1.25s A=3150mm2 母線及絕緣導(dǎo)線和電纜導(dǎo)線等導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)條件：kmaxkkmax200

26、Ck都滿足校驗(yàn)條件6.1.3根據(jù)機(jī)械負(fù)荷選擇根據(jù)機(jī)械負(fù)荷選擇電器時(shí)，要求電器端子的允許機(jī)械負(fù)荷不小于電器引線在正常和短路時(shí)所承受的最大作用力。6.1.4按電器工作的特殊要求校驗(yàn)根據(jù)各種電器的用途、工作特點(diǎn)等進(jìn)行特殊項(xiàng)目的校驗(yàn)。6.2變電所10kV側(cè)設(shè)備的選擇。根據(jù)藥廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用GG-1A(F)型戶移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。其內(nèi)部高壓一次側(cè)設(shè)備根據(jù)本廠需求選取，定時(shí)限過電流保護(hù)裝置整定為1.2秒，斷路器短路時(shí)間為0.2s。6.2.1斷路器選取根據(jù)上述條件，結(jié)合一部分的短路計(jì)算對各種斷路器進(jìn)行選擇。1）110kV斷路器：110kV等級出線斷路器：UN=110kV；IN=100

27、.41A；考慮溫度：IN=100.411.05=105.43A；所以選擇SW4110戶外少油式斷路器。SW4110型斷路器，其設(shè)備參數(shù)為：Ue110kV，Ie1kA，額定開斷電流Ide18.4kA， 5秒熱穩(wěn)定電流為21kA，固有分閘時(shí)間0.06s，動穩(wěn)定電流峰植Idmax55kA，它滿足UeUg，IeIg max，IdeI3=7.427kA;熱穩(wěn)定校驗(yàn)：后備保護(hù)動作時(shí)間tpr0.2s，電弧持續(xù)時(shí)間ta0.06s, 固有分閘時(shí)間tpr=0.06,則tktpr+ta+tin0.32s。，則tp=0.4s。teq=tp+0.052=0.45;k=0.71442，It2t =2205 ；It2t I

28、32tima,滿足要求。動穩(wěn)定校驗(yàn)：Idmax =16.39kV ;所選SW4110斷路器滿足要求.2）35kV斷路器：35kV等級出線斷路器：UN=35kV；IN=100.41A;考慮溫度：IN=100.41A*1.05=105.43A;所以選擇SN1035戶外少油式斷路器。SN1035型斷路器，其設(shè)備參數(shù)為：Ue35kV，Ie1.25kA，額定短路開斷電流Ide16kA， 5秒熱穩(wěn)定電流為20kA，固有分閘時(shí)間0.06s，動穩(wěn)定電流峰植Idmax50kA，它滿足UeUg，IeIg max，IdeI3=4.727kV;熱穩(wěn)定校驗(yàn)：后備保護(hù)動作時(shí)間tpr0.2s，電弧持續(xù)時(shí)間ta0.06s,

29、固有分閘時(shí)間tpr=0.06,則tktpr+ta+tin0.32s。，則tp=0.4s。teq=tp+0.052=0.45;k=0.71442，It2t =2205 ；It2t I32tima,滿足要求。動穩(wěn)定校驗(yàn)：Idmax50kAIck;所選SN1035斷路器滿足要求.3）. 10kV斷路器：選擇SN410G型少油斷路器，其具體參數(shù)：Ue10kV，I0.5kA，額定開斷電流Ue105kA， 5秒熱穩(wěn)定電流為120kA，固有分閘時(shí)間0.15s，動穩(wěn)定電流峰植Ide300kA，tk=1.21s, tp=1s, k=147.44，它滿足UeUg，IeIg max =9.089kV.所選SN410

30、斷路器滿足要求.6.3 隔離開關(guān)的選擇和校驗(yàn) 6.3.1隔離開關(guān)概述隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開關(guān)電器，它需與斷路器配套使用。隔離開關(guān)主要用來將高壓配電裝置中需要停電的部分與帶電部分可靠地隔離，以保證檢修工作的安全，但隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流。隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定的項(xiàng)目相同。但由于隔離開關(guān)不用來接通和切斷短路電流，故無需進(jìn)行開斷電流和短路關(guān)合電流的校驗(yàn)。1. 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 （1） 根據(jù)各類隔離開關(guān)的特點(diǎn)及使用環(huán)境、條件決定其種類型號。（2） 通常規(guī)定一般電氣設(shè)備允許地最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1

31、1.15倍，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。UNUNS （3） 電氣設(shè)備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax。INImax2. 按短路狀態(tài)校驗(yàn)1.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：短路電流通過電器時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為： It2t Qk； Qk= Ipt2t tk開斷時(shí)間+主保護(hù)時(shí)間式中 Qk短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；假設(shè)主保護(hù)時(shí)間為0.2S It、t電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 2.動穩(wěn)定校驗(yàn)：電動力穩(wěn)定式電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能

32、力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為：iesish式中 ies 、ish-電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流幅度值及其有效值。6.3.2隔離開關(guān)的選取 1）110kV隔離開關(guān)： 試選用GW4110D/600-50型，其技術(shù)參數(shù)為：Ue110kV，Ie600A，動穩(wěn)定電流峰值Idmax50kA, 其動熱穩(wěn)定性校驗(yàn)同上面的斷路器：UeUg，IeIg max，It2tI32tima所選用的GW4110D/600-50型隔離開關(guān)滿足要求。2）35kV隔離開關(guān)： 試選用GN2-35T/400-52型，其技術(shù)參數(shù)為：Ue35kV，Ie400A，動穩(wěn)定電流峰值Idmax50 kA, 其動熱穩(wěn)定性校驗(yàn)同上面的斷路器：

33、UeUg；IeIg max，It2tI32tima所選用的GW4110D/600-50型隔離開關(guān)滿足要求。3）10kV隔離開關(guān)：選擇GN1010T型隔離開關(guān)，其參數(shù)如下：Ue10kV，Ie5KA，動穩(wěn)定電流峰值Ie200KA, 其動熱穩(wěn)定性校驗(yàn)同上面的斷路器：UeUg；IeIg max，It2tI32tima所選用的GN1010T型隔離開關(guān)滿足要求。6.4 互感器的選擇和校驗(yàn) 互感器由電流互感器(TA)、電壓互感器(TV)組成?；ジ衅魇墙涣麟娐分幸淮蜗到y(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，它們統(tǒng)屬于特種變壓器，所以其工作原理與變壓器基本相同。6.4.1電壓互感器的選擇選擇條件1電壓互感器的選擇選擇條件（1

34、）型式：電壓互感器的型式應(yīng)根據(jù)使用條件選擇。1）620kV配電裝置，一般采用油侵絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；2）35110kV配電裝置，一般采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；3）220kV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級滿足要求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器；（2） 一次電壓U1：1.1UNU1 0.9 UNUN為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓的波動范圍，即10% UN；（3）二次電壓：電壓互感器二次線電壓，應(yīng)根據(jù)使用情況選用所需的二次額定電壓U2n；（4）準(zhǔn)確等級：電壓互感器應(yīng)在那一準(zhǔn)確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表、繼電器和自動裝置等設(shè)備對準(zhǔn)

35、確等級的要求確定；（5） 二次負(fù)荷s2：s2 sNsN是對應(yīng)于在測量儀表所要求的最高準(zhǔn)確級次下，電壓互感器額定容量s2是二次負(fù)荷，它與測量儀表的類型、數(shù)量和接入電壓互感器的接線方式有關(guān)。2電壓互感器的選擇 （1）110kV側(cè)互感器的選擇: 種類和型式的選擇:戶外一次回路額定電壓和電流選擇: UNUNS UNS=110kV故選用JCC2-110型，起參數(shù)為：額定電壓(kV) （1）初級繞組110/3，（2）次級繞組 0.1/3，（3）剩余繞組 0.1 ；二次負(fù)荷(VA) （1）1級 500，2級 1000。（2）35kV側(cè)互感器的選擇: 種類和型式的選擇:戶外一次回路額定電壓和電流選擇: UNU

36、NS UNS=35kV 故選用JDJ-35型，起參數(shù)為：額定電壓(KV) （1）初級繞組35/3，（2）次級繞組 0.1/3，（3）剩余繞組 0.1/3 ；二次負(fù)荷(VA) （1）0.5級 150，1級250，3級 600。（3）10kV側(cè)互感器的選擇: 種類和型式的選擇:戶內(nèi)一次回路額定電壓和電流選擇: UNUNS UNS=10kV故選用JDJ-10型，起參數(shù)為：額定電壓(kV) （1）初級繞組10/3，（2）次級繞組 0.1/3，（3）剩余繞組 0.1/3 ；二次負(fù)荷(VA) （1）0.5級 80，1.級120，3級 320。6.4.2 電流互感器1電流互感器的選擇條件1）型式：電壓互感器

37、的型式應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。620kV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器；35及以上配電裝置，一般采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立電流互感器；2）一次回路電壓 UNUNS, UN為電流互感器額定電壓；UNS為電流互感器安裝處一次回路工作電壓；3）一次回路電流： I1NIg max為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流；I1N為電流互感器一次側(cè)額定電流。4）準(zhǔn)確等級：電流互感器的準(zhǔn)確等級與電壓互感器相同，需先知電流互感器二次回路接入的測量儀表的類型及對準(zhǔn)確等級的要求，并按準(zhǔn)確等級要求最高的表記來選擇；5）動穩(wěn)定 iesish 式中： ies 、ish-電氣設(shè)備允

38、許通過的動穩(wěn)定電流幅度值及其有效值。6）熱穩(wěn)定 It2tQk ； Qk= Ipt2tk ；tk=開斷時(shí)間+主保護(hù)時(shí)間式中： Qk短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； 假設(shè)主保護(hù)時(shí)間為0.2S It、t電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。2電流互感器的選擇a10kV側(cè)互感器的選擇: 種類和型式的選擇:戶外一次回路額定電壓和電流選擇: UNUNS UNS=10kV INImax Imax=16.5kA 短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗(yàn): It2tQk iesish ish= 23.139kA7.變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn)7.1.1裸導(dǎo)體選擇的具體技術(shù)條件 1） 型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料。對于持續(xù)工作電流較大且位置特別

39、狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出線端部，或采用硬鋁導(dǎo)體穿墻套管有困難時(shí)，以及對鋁有較嚴(yán)重的腐蝕場所，可選用銅質(zhì)材料的硬導(dǎo)體。回路正常工作電流在40008000A時(shí)，一般選用槽型導(dǎo)體。110kV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。2） 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面：經(jīng)濟(jì)截面 sJ=ImaxJ 經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.45A/mm2式中：Imax為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流；3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗(yàn)公式為：Smin=ICta103 I= Ipt 查表得C=87 得ta=開斷時(shí)間+主保護(hù)時(shí)間+0.05II2式中：smin 根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小允許載截面（mm）C 熱穩(wěn)定系數(shù)I 穩(wěn)態(tài)短路電流（

40、kA）ta 短路電流等值時(shí)間（S）4）電暈電壓校驗(yàn)：對110kV及以上裸導(dǎo)體，需要按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗(yàn)，即裸導(dǎo)體的臨界電壓應(yīng)大于最高工作電壓?？刹贿M(jìn)行電暈校驗(yàn)的最小導(dǎo)體型號及外徑，可從相關(guān)資料中獲得。7.2導(dǎo)體的選擇a110kV架空線 經(jīng)濟(jì)截面sj=ImaxJ 經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.45A/mm2T=4500h Imax=116MVA3110kV=608.9A sj=608.91.45=419.9mm2 故而在110kV側(cè)選取TRJ400型架空線。b. 35kV架空線 經(jīng)濟(jì)截面 sj=ImaxJ 經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.45A/mm2 T=4500h Imax=50MVA33=824.8A

41、sj=824.81.45=568.8mm2 故而在35kV側(cè)選取TRJ400型架空線。7.3母線的選擇1. 110kV母線的選擇及校驗(yàn)1)110KV母線的選擇載流導(dǎo)體選取規(guī)則:110kV的母線長期最高允許的工作電流為Igmax=s13UN1=582.238A所以選擇槽形硬鋁母線，其參數(shù)為200*90*12（mm）;導(dǎo)體雙截面8080mm2，集膚效應(yīng)系數(shù)kf=1.237,導(dǎo)體載流量為8800A，截面系數(shù)wy=46.5cm4。2). 母線的校驗(yàn)：(1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體的溫度=39.8+(75-39.8）*6145271802=68,由查表得熱穩(wěn)定系數(shù)C=88，已計(jì)算得短路電流熱效應(yīng)k=

42、147.44KA2*S，則滿足短路發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面為smin=k*kf/C=118.95mm28080mm2,滿足熱穩(wěn)定的要求。 (2）動穩(wěn)定性校驗(yàn)：導(dǎo)體截面系數(shù)：W=2wy=93cm4去相間距離a=0.8m,絕緣子跨距Lb=1.2m。母線相間應(yīng)力：fb=2*（0.5*ish）*10-7*1h=75.4N; 條間應(yīng)力：b=fb*lb12wy=1.910569106所以滿足動穩(wěn)定性的要求。同理，我們根據(jù)以上選擇原理選出在 35kV和10kV側(cè)母線的選型如下：a35kV母線的選擇載流導(dǎo)體選取規(guī)則:由于35kV側(cè)的最大負(fù)荷電流Igmax=s13UN1=842.81A試選用所以選擇槽形硬鋁母線，其參

43、數(shù)為100*45*6（mm）;導(dǎo)體雙截面2020mm2，集膚效應(yīng)系數(shù)kf=1.038,導(dǎo)體載流量為3590A，截面系數(shù)wy=5.9cm4。b10kV母線的選擇10kV的母線長期最高允許的工作電流為I=6415A，所以選擇槽形硬鋁母線，其參數(shù)為75*35*4（mm）;導(dǎo)體雙截面1040mm2，集膚效應(yīng)系數(shù)kf=1.012,導(dǎo)體載流量為2280A，截面系數(shù)wy=2.52cm4。8.心得體會在工廠供電課程設(shè)計(jì)的過程中收獲十分豐富，系統(tǒng)地加強(qiáng)了學(xué)習(xí)，對變電站的認(rèn)識進(jìn)一筆步，這對以后我在國家電網(wǎng)的工作幫助十分巨大。通過課程設(shè)計(jì)立足“用活所學(xué)的課程，實(shí)踐新理念”。力求讓我的設(shè)計(jì)更具特色，形成獨(dú)具風(fēng)格的設(shè)計(jì)

44、模式，更好地體現(xiàn)老師教育的要求，以提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。這次課程設(shè)計(jì)是對10KV藥廠變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)角度圍繞方便施工、降低造價(jià)、利于運(yùn)行等方面，對變電站電氣部分設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了探討。首先是對主變的選擇，從主變?nèi)萘恳约爸髯兊呐_數(shù)、相數(shù)、繞組數(shù)量、繞組連接方式、調(diào)壓方式幾個(gè)方面考慮選擇主變的型號。之后是在接線的選擇，通過不同接線方式在接線特點(diǎn)、適用范圍以及優(yōu)缺點(diǎn)三個(gè)方面的綜合比較，選擇出了適合該電壓等級的接線方式，以后通過短路計(jì)算選擇出了電氣設(shè)備的型號。設(shè)計(jì)前認(rèn)真作好充分準(zhǔn)備，精心設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合實(shí)際，靈活的做好每個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，盡可能做到更好活學(xué)活用。9.參考文獻(xiàn) 1、工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 劉介才主編2、工業(yè)企業(yè)供電課程設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 冶金工業(yè)出版社 王建南 主編3、工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊中國電力出版社 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 組編4、10KV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50023-19945、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50052-20096、低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范GB50054-20117、交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合DL/T620-19978、交流電氣裝置的接地DL/T621-1997 18