電氣畢業(yè)設計--10kv變電站一次部分設計

1、<p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　本次設計是關(guān)于一個機械廠10KV一次供電系統(tǒng)的設計，在滿足工廠供電設計中安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的基本要求的前提下，首先根據(jù)全廠和車間的用電設備情況，進行了負荷計算，通過功率因數(shù)的計算，進行無功補償設計（包括無功補償容量計算和補償設備選擇、校驗），確定機械廠的供電方案，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定了供電系統(tǒng)的主接線形式，選擇了主變壓

2、器的臺數(shù)和容量。其次，通過合理設置短路點，進行正確的短路電流計算，進行了10KV和0.38KV系統(tǒng)中主要電氣設備的選型和校驗。</p><p>　　關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)； 負荷計算； 主變壓器； 設備選擇</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要I</b></p>&l

3、t;p>　　關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)； 負荷計算； 主變壓器； 設備選擇I</p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　第1章 分析原始資料，確定電源的引入方式3</p><p>　　1.1 工廠總平面圖3</p><p>　　1.2 工廠負荷情況3</p><p

4、>　　1.3 供電電源情況4</p><p>　　1.4 .氣象資料4</p><p>　　第2章 負荷計算及無功功率補償計算4</p><p>　　2.1 用電設備負荷的計算4</p><p>　　2.2 負荷計算表6</p><p>　　2.3 無功功率補償7</p>

5、<p>　　第3章 變電站主變壓器的選擇9</p><p>　　第4章 變電站主變壓器的臺數(shù)、容量及類型的選擇9</p><p>　　第5章 變電站主結(jié)線方案的設計10</p><p>　　5.1 變電所主要結(jié)線方案的提出10</p><p>　　5.2 變電所主要結(jié)線方案的選擇10</p><

6、;p>　　第6章 短路電流的計算12</p><p>　　6.1 繪制計算電路圖12</p><p>　　6.2 計算短路電流13</p><p>　　第7章 變電站一次設備的選擇14</p><p>　　7.1 10KV側(cè)一次設備的選擇校驗14</p><p>　　7.2 10KV側(cè)一次系

7、統(tǒng)圖18</p><p>　　7.3 380V側(cè)一次設備的選擇校驗19</p><p>　　7.4 380V側(cè)一次系統(tǒng)圖23</p><p>　　第8章 防雷接地24</p><p>　　8.1 變電站的防雷設計24</p><p>　　8.2 接地保護系統(tǒng)設計27</p><p&

8、gt;　　第9章 設備材料清單28</p><p><b>　　主要參考文獻30</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量

9、，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應用極為廣泛。</p><p>　　在企業(yè)工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總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，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件

10、，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突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 </p><p>　　可見，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)自動化生產(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)濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設，也具有重大的作用。</p><p>

11、　　工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并確實做好節(jié)能環(huán)保工作，就必須達到以下基本要求：</p><p>　　安全： 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。 </p><p>　　可靠： 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。</p><p>　　（3） 優(yōu)質(zhì)： 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求</p>

12、;<p>　?。?） 經(jīng)濟： 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。</p><p>　　此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應社會的發(fā)展。為了保證工廠供電的正常運轉(zhuǎn)，就必須要有一套完整的保護，監(jiān)視和測量裝置。目前多以采用自動裝置，將計算機應用到工廠配電控制系統(tǒng)中去。</p&

13、gt;<p>　　工廠供電設計的一般原則:</p><p>　　按照國家標準GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB50053-94 《10kv及以下設計規(guī)范》、GB50054-95 《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：</p><p>　　（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；</p><p>　　必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及

14、標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策?！　。?） 安全可靠、先進合理；</p><p>　　應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品?！　。?） 近期為主、考慮發(fā)展；</p><p>　　應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能

15、性。</p><p>　?。?）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關(guān)知識，以便適應設計工作的需要。</p><p>　　第1章 分析原始資料，確定電源的引入方式</p>&l

16、t;p>　　1.1 工廠總平面圖 </p><p>　　圖1-1 工廠總平面圖</p><p>　　1.2 工廠負荷情況 </p><p>　　本廠的供電均為三級負荷，統(tǒng)計資料如表1-1所示：</p><p>　　表1-1 負荷統(tǒng)計資料</p><p>　　1.3 供電電源情況</p><

17、;p>　　按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近1#10kv智能化戶外開閉所中出線2單元中取得工作電源，通過電纜YJV22—8.7/ 15 截面150mm2引至本廠10KV進線柜。干線首端（即電力系統(tǒng)的饋電變電站）距離本廠約6km。干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限電流保護整定的動作時間為1.7s。為滿足工廠三級負荷的要求，可采用高壓電纜YJV2

18、2—8.7/ 15 截面150mm2從附近2#10KV智能化開閉所中出線單元6中取得備用工作電源。</p><p><b>　　1.4 .氣象資料</b></p><p>　　本廠所在地區(qū)的年最高溫度為35度，年最低氣溫為-10度，最熱月平均最高氣溫為28度。</p><p>　　地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔876M，底層以沙粘土為主，地下水位為

19、1.8M</p><p>　　第2章 負荷計算及無功功率補償計算</p><p>　　2.1 用電設備負荷的計算</p><p>　　因為設備臺數(shù)多，且無大容量設備，所以用需要系數(shù)法確定計算負荷</p><p>　　(1) 1. 鑄造車間 2. 熱處理車間</p><p>　　用電總?cè)萘繛镻e=400Kw,取kd

20、為0.35、cos&為0.7、 tan&為1.02，</p><p>　　.則 有功計算負荷: P30=kd·Pe=0.35*400=140kw</p><p>　　無功計算負荷： Q30=P30·tan&=140*1.02=142.8kvar</p><p>　　視在計算負荷： S30=P30/cos&

21、=140/0.7=200KVA</p><p>　　計算電流 ： I30=S30/1.732Un=200/1.732*0.38=304A</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　總有功計算負荷為：P＝ 2·P30＝2·140=280kw</p><p>　　總無功計算負

22、荷為：Q=2·Q30 ＝2·142.8=285.6kvar</p><p>　　(2) 3，鍛壓車間，4.金工車間，5.工具車間</p><p>　　按需要系數(shù)法確定計算負荷</p><p>　　用電總?cè)萘繛镻e=400Kw,取kd為0.3、cos&為0.6、 tan&為1.17，</p><p>　　則

23、 有功計算負荷: P30=kd·Pe=0.3*400=120kw</p><p>　　無功計算負荷： Q30=P30·tan&=120*1.17=140.4kvar</p><p>　　視在計算負荷： S30=P30/cos&=120/0.6=200KVA</p><p>　　計算電流 ： I30=S30/1.

24、732Un=200/1.732*0.38=304A</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　總有功計算負荷為：P＝ 3·P30＝3*120=360kw</p><p>　　總無功計算負荷為：Q=3·Q30 ＝3·140.4=421.2kvar</p><p>　　(3)

25、 6.倉庫，7.裝配車間，8.機修車間</p><p>　　按需要系數(shù)法確定計算負荷</p><p>　　用電總?cè)萘繛镻e=200Kw,取kd為0.3、cos&為0.6、 tan&為1.17，</p><p>　　則 有功計算負荷: P30=kd·Pe=0.3*200=60kw</p><p>　　無功計算負荷：

26、 Q30=P30·tan&=60*1.17=70.2kvar</p><p>　　視在計算負荷： S30=P30/cos&=60/0.6=100KVA</p><p>　　計算電流 ： I30=S30/1.732Un=100/1.732*0.38=152A</p><p><b>　　所以</b><

27、;/p><p>　　總有功計算負荷為：P＝ 3·P30＝3*60=180kw</p><p>　　總無功計算負荷為：Q=3·Q30 ＝3·70.2=210.6kvar</p><p>　　(4) 9.電鍍車間，10.鍋爐房，11.生活區(qū)</p><p>　　按需要系數(shù)法確定計算負荷</p><p&

28、gt;　　用電總?cè)萘繛镻e=300Kw,取kd為0.6、cos&為0.75、 tan&為0.88，</p><p>　　則 有功計算負荷: P30=kd·Pe=0.6*300=180kw</p><p>　　無功計算負荷： Q30=P30·tan&=180*0.88=158.4kvar</p><p>　　視在計算負

29、荷： S30=P30/cos&=180/0.75=240KVA</p><p>　　計算電流 ： I30=S30/1.732Un=240/1.732*0.38=364.7A</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　總有功計算負荷為：P＝ 3·P30＝3·180=540kw</

30、p><p>　　總無功計算負荷為：Q=3·Q30 ＝3·158.4=475.2kvar</p><p>　　2.2 負荷計算表</p><p><b>　　表2-1 負荷計算</b></p><p>　　2.3 無功功率補償 </p><p>　　由上式可知，該廠380v側(cè)最

31、大負荷時的功率因數(shù)</p><p>　　cos&=P30 /S30 而=2020</p><p>　　則 cos&=P30 /S30=1360/2020=0.67</p><p>　　功率因數(shù)只有0.67而供電部門要求該廠10KV進線側(cè)最大負荷不應低于0.90?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應稍大于0.90

32、，暫時取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：</p><p>　　Qc = Pm (tan&1 - tan&2) =1088[tan(arccos0.67）– tan(arccos0.92)]kvar</p><p>　　=1360[1.1080-0.4260]=1088·0.682=742 kvar</p><p>　　根據(jù)《電

33、氣設備選擇·施工安裝·設計應用手冊》第五篇 第九章第一節(jié)的相關(guān)資料，并參照圖選擇PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，該型號適用于額定電壓0.4kv，其額定容量是14kvar，額定電容是280uF，頻率為50Hz，詳述為三相。</p><p>　　采用方案2（主屏）一臺和方案3（輔屏）7臺相組合，總共容量為112*8=896kvar。</p><p&

34、gt;　　因此機械廠廠中采用并聯(lián)電容器的方式來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。</p><p>　　由于補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器容量選得較小，所以采用低壓集中補償?shù)姆绞絹斫鉀Q，并選擇中性點不接地的星形接線方式如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 低壓電容器集中補償結(jié)線</p><p>　　這種補償?shù)牡蛪弘娙萜?/p>

35、柜一般可以安裝在低壓配電室內(nèi)，運行維護安全。電容器組都采用形接線，一般利用220v、15~25w的白熾燈的燈絲電阻來放電。放電用的白熾燈同時兼作電容器組正常運行的指示燈。</p><p>　　380v側(cè)補償后負荷：P=1088KW</p><p>　　Q=1183.7-896=287.7Kvar</p><p>　　=1125.4KVA</p><

36、;p>　　I==1125.4/1.732·0.38=1710A</p><p>　　主變壓器的有功功率損耗計算由公式（新型低損耗配電變壓器按此公式計算）</p><p>　　=0.0151125.4=16.9KW</p><p><b>　　無功功率損耗由公式</b></p><p>　　=0.06112

37、5.4=67.5Kvar</p><p>　　10kV側(cè)負荷總計:P=1088+16.9=1104.9KW</p><p>　　Q=287.7+67.5=355.2 Kvar</p><p>　　=1160.7KVA</p><p>　　I==1160.7/17.32=67A</p><p><b>　　統(tǒng)計

38、負荷如下表：</b></p><p>　　第3章 變電站主變壓器的選擇</p><p><b>　　容量的確定:</b></p><p>　　1）主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年的負荷發(fā)展。對于城郊變電站,主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結(jié)合。

39、 根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定變壓器的容量。</p><p>　　2）對于有重要負荷變壓器的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許進間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷.考慮到本廠沒有大容量設備，裝設一臺主變壓器也能滿足要求，決定只裝設一臺主變壓器。</p><p>　　第4章 變電站主變壓器的臺數(shù)、容量及類型的選擇</p>

40、<p>　　由于本廠沒有大容量設備，確定為三級負荷，一臺主變壓器就能滿足要求，所以確定選擇一臺主變壓器。</p><p>　?。ǘ┲髯儔浩魅萘康拇_定</p><p>　　(1) 裝一臺主變壓器的容量應不小于總的計算負荷S，即</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　(2) 主變壓器

41、單臺容量上限 單臺配電變壓器（低壓為0.4V）的容量一般不宜大于1250kva。當用電設備容量較大、負荷集中且運行合理時，亦可選用較大容量（例如1600-2000kva）的配電變壓器。</p><p>　　（三）主變壓器型號的確定</p><p>　　選用一臺主變壓器 型式采用SC10（SC-干式變壓器 10:設計代號;）</p><p>　　綜合本廠各方面負荷情

42、況，決定選用一臺SC10-1600/10型低損耗干式變壓器。</p><p>　　第5章 變電站主結(jié)線方案的設計</p><p>　　5.1 變電所主要結(jié)線方案的提出</p><p>　　針對本廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主要變壓器可有下列三種方案：</p><p>　　方案一：放射式接線方案</p><p&g

43、t;　　方案二: 樹干式接線方案</p><p>　　方案三：環(huán)形式接線方案</p><p>　　主變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。</p><p>　　5.2變電所主要結(jié)線方案的選擇</p><p>　　按上面考慮的三種主變壓器的方案可設計三種主結(jié)線方案：</p><p>　　放射式接線方案，如圖5-1所示：<

44、/p><p>　　圖5-1 放射式主結(jié)線圖</p><p>　　樹干式接線方案，見圖5-2所示；</p><p>　　圖5-2 樹干式主結(jié)線圖</p><p>　　環(huán)形式接線方案，如圖5-3示：</p><p>　　圖5-3 環(huán)形式主接線圖</p><p>　　三種主接線的優(yōu)缺點比較：</p

45、><p><b>　　放射式</b></p><p>　　優(yōu)點：線路敷設簡單，沿途無分支，檢修維護方便，繼電保護簡單，接線的線路之間相互不影響，供電可靠性較高，多用于設備容量較大或?qū)╇娍煽啃砸筝^高的用電設備。</p><p>　　缺點：由于總降壓變電所出線較多，所需的高壓設備較多，消耗的有色金屬也多，投資大。</p><p&

46、gt;<b>　　樹干式</b></p><p>　　優(yōu)點：高壓配電設備數(shù)目少，總降壓變電所出線減少，不僅敷設簡單，而且節(jié)省有色金屬，降低線路消耗，使接線總投資減少。</p><p>　　缺點：供電可靠性較差，當干線發(fā)生故障時，影響停電的范圍大。</p><p><b>　　環(huán)形式</b></p><p

47、>　　優(yōu)點：運行靈活，供電可靠性較高，當任一干線發(fā)生故障或檢修時，都不致造成供電中斷，或只短時停電，一旦切換電源的操作完成，即能恢復供電。同時，可使電能損耗和電壓損耗減少。</p><p>　　缺點：其保護裝置及其整定配合比較復雜。如果其保護得整定配合不當，容易發(fā)生誤操作，反而擴大故障停電范圍。</p><p>　　綜上所述：在考慮到三種接線方案的技術(shù)指標和經(jīng)濟指標，且結(jié)合本廠工廠負

48、荷情況，決定采用放射式接線方案作為本設計的主接線方案。</p><p>　　第6章 短路電流的計算</p><p>　　6.1 繪制計算電路圖</p><p>　　計算電路圖，是一種簡化了的電氣單線圖，本設計的計算電路圖如下圖6-1所示</p><p>　　圖 6-1短路計算電路</p><p>　　6.2 計算

49、短路電流</p><p>　　我們知道計算短路電流的方法有歐姆法和標幺值法，歐姆法適合簡單一點的短路計算，而標幺值法適合復雜一點的短路計算。雖然兩者的計算方法不一致，但計算結(jié)果一致，這里采用標幺值法進行計算。</p><p>　　1、確定基準值 設=100MVA，=，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則</p><p>　　===5.50kA</

50、p><p>　　===144.34kA</p><p>　　2、計算短路電路中各元件的電抗標幺值</p><p><b>　　(1) 電力系統(tǒng)</b></p><p>　　=Sd/Soc=100MVA/200MVA=0.5 </p><p>　　(2) 架空線 查《工

51、廠供電設計指導》表8-41得YJV22—8.7/15 150平方的電纜X0=0.15Ω/km，而線長為6km，故</p><p>　　= X0lSd/U2c=（0.15×6）Ω×=0.81</p><p>　　(3) 電力變壓器 查《電力設備選擇·施工·設計手冊》得SC10-1600變壓器容量為1600KVA的電抗值為%=6，故</p>

52、;<p><b>　　===3.75</b></p><p>　　同樣，可以由此計算出其它變壓器的電抗標幺值，因此繪等效電路，如圖6-2</p><p><b>　　圖6-2等效電路</b></p><p>　　3、計算k-1點（10kV側(cè)）的短路總電抗及三相短路電流和短路容量</p><

53、p>　　(1) 總電抗標幺值</p><p>　　=+=0.5+0.81=1.31</p><p>　　(2) 三相短路電流周期分量有效值</p><p>　　=/=5.5kA/1.31=4.2kA</p><p>　　(3) 其他短路電流</p><p><b>　　===4.2kA</b

54、></p><p>　　= 2.55=10.7kA</p><p>　　=1.51=6.3kA</p><p>　　(4) 三相短路容量</p><p>　　=100MVA/1.31=76.3MVA</p><p>　　4、計算k-2點（0.4kV側(cè)）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量</p>

55、<p><b>　　總電抗標幺值</b></p><p>　　=++=0.5+0.81+3.75=5.06</p><p>　　(2) 三相短路電流周期分量有效值</p><p>　　=/=144.34kA/5.06=28.5kA</p><p><b>　　其他短路電流</b>&

56、lt;/p><p><b>　　===28.5kA</b></p><p>　　= 1.84=52.4kA</p><p>　　=1.09=31kA</p><p><b>　　(4)三相短路容量</b></p><p>　　=100MVA/5.06=19.8MVA</p&

57、gt;<p>　　表6-1短路計算結(jié)果</p><p>　　第7章 變電站一次設備的選擇</p><p>　　7.1 10KV側(cè)一次設備的選擇校驗</p><p>　　本設計中，選擇的是兩進線一母聯(lián)的主接線方案，故將選擇的高壓開關(guān)柜按接線順序編號如表7-1所示：</p><p>　　表7-1 高壓開關(guān)編號</p>

58、<p><b>　　高壓斷路器的選擇</b></p><p>　　在NO.101，NO103,NO.104,NO105,NO106,NO107開關(guān)柜中，裝設真空斷路器的柜價約比少油斷路器的柜價高出一萬元。但考慮到現(xiàn)在市面上，少油斷路器基本已被淘汰，室內(nèi)廣泛使用真空斷路器，考慮到維護以及更換，本設計中使用真空斷路器。</p><p>　　此設計中，進線的計

59、算電流為67A，，配電所母線的三相短路電流周期分量有效值，繼電保護的動作時間為1.7S。動穩(wěn)定度為=10.7KA，熱穩(wěn)度為i. t=6.3。在高壓電路中發(fā)生三相短路時，ish=2.55I"(斷路器型號數(shù)據(jù)查《電力設備選擇·施工·設計手冊》第四篇 第四章 第八節(jié)) 校驗要求，校驗值應不小于被校驗值。</p><p>　　選擇ZN18-10型，根據(jù)IC=67A，可初步選擇ZN18-10/

60、630型號進行校驗，校驗可見下表7-2:</p><p>　　總結(jié)：10KV側(cè)高壓斷路器選擇ZN18-10/630型號斷路器滿足校驗要求</p><p>　　(2) 對開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)的選擇校驗</p><p>　　在開關(guān)柜中NO.102中，選擇GN15型隔離開關(guān)，初步選擇GN15-10./600型號,其相關(guān)數(shù)據(jù)見《電力設備選擇·施工·設計手冊

61、》第四篇 第四章 第十九節(jié) 表4-4-40即:</p><p>　　總結(jié)：10KV側(cè)開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)選擇GN15-10/600型號開關(guān)柜柜內(nèi)隔離開關(guān)滿足校驗要求。</p><p>　　（3）接地開關(guān)的校驗</p><p>　　在開關(guān)柜中NO.103，NO104,NO106中，選擇JN-10型接地開關(guān)，初步選擇JN-10型號,其相關(guān)數(shù)據(jù)見《電力設備選擇·

62、施工·設計手冊》第四篇 第四章 第十節(jié).</p><p>　　總結(jié)：10KV側(cè)開關(guān)柜柜內(nèi)接地開關(guān)JN-10型號滿足校驗要求。</p><p>　　(4) 高壓熔斷器的校驗</p><p>　　按照國家相關(guān)標準，高壓熔斷器的校驗不需要進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。在開關(guān)柜NO.102中，熔斷器是針對電壓互感器的保護，選擇RN2型，初步選擇RN2-10型號。（查《

63、工廠供電設計指導》表5-23得相關(guān)數(shù)據(jù)）</p><p>　　熔斷器額定電壓UN.FU應與所在線路的額定電壓UN相適應，即：</p><p>　　UN.FU=Umax.S</p><p>　　IN.FU不應小于它鎖裝設的熔體額定電流IN.FE，即：</p><p>　　IN.FUIN.FE</p><p>　　一般I

64、N.FE取0.5A，不必進行校驗,具體數(shù)據(jù)見表7-5所示:</p><p>　　總結(jié)：10KV側(cè)高壓熔斷器選擇RN2-10型號熔斷器滿足校驗要求</p><p>　　高壓側(cè)電壓互感器的選擇</p><p>　　在開關(guān)柜NO.102，電壓互感器為Y。/Y。/（開口三角）的接線。選擇JDZJ-10，一次側(cè)電壓為//KV。一組繞組為測量，另一組接為開口三角形用于保護。&l

65、t;/p><p>　?。?）高壓側(cè)電流互感器的選擇及校驗</p><p>　　按照國家相關(guān)標準，高壓電流互感器的校驗不需要進行斷流能力校驗。</p><p>　　初選LQJ—10型高壓電流互感器。經(jīng)《工廠供電》附錄表16查得LQJ-10的動穩(wěn)定倍數(shù)Kes=225,額定一次電流I1N=100A,1s熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt=90。其校驗見表7-6：</p><p

66、>　　綜上所述所選一次設備均滿足10kv側(cè)一次設備的選擇校驗，如下表7-7所示:</p><p>　　表7-7 10kv側(cè)一次設備的選擇校驗</p><p>　　上表所選設備均滿足校驗要求。</p><p>　　7.2 10KV側(cè)一次系統(tǒng)圖</p><p>　　【 10KV變電站一次系統(tǒng)圖】</p><p>　

67、　備注： 避雷器型號為 FS4-10型。</p><p>　　7.3 380V側(cè)一次設備的選擇校驗</p><p>　　本次設計中，低壓開關(guān)柜編號如表7-7所示：</p><p>　　(1)在低壓柜NO.201中</p><p>　　U=380V，I=2443.2A，I=28.5KA</p><p>　　i=52.4

68、KA，i. t=28.50.7=568.5</p><p>　　t為假象時間取0.7</p><p>　　選擇DW15型的斷路器，初步選擇DW15-4000（斷路器型號數(shù)據(jù)查《工廠供電》附表13可知），低壓電路中發(fā)生三相短路時，ish=1.84I",低壓刀開關(guān)的選擇，初步選擇HD13-4000（其相關(guān)數(shù)據(jù)查HD13刀開關(guān)系列資料得）,電流互感器的選擇，初步選擇LMZJ1-0.5

69、3000/5型號（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-23）。見表7-8所示：</p><p><b>　　總結(jié)：滿足校驗要求</b></p><p>　　(2)在低壓柜中NO.202，NO203中，由于此開關(guān)柜的線路去向為1#鑄造車間，2#熱處理車間,，其計算電流均為I30=304A。因為計算電流相一致，所以選擇保護設備一致，現(xiàn)以1#線路為例。</p>

70、<p>　　低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗</p><p>　　方法從上，初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-17），低壓刀開關(guān)HD13-1000（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-18），電流互感器LMZB1-0.5 400/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-23）。具體數(shù)據(jù)見下表7-9所示：</p><p>

71、;<b>　　總結(jié)：滿足校驗要求</b></p><p>　　(3) 在低壓柜中NO203中，由于此開關(guān)柜的線路去向為3#鍛壓車間，4#金工車間，5#工具車間，其計算電流均為I30=304A。因為車間計算電流相一致，所以選擇保護設備一致，現(xiàn)以3#線路為例。</p><p>　　低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗</p><p>　

72、　方法從上，初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-17），低壓刀開關(guān)HD13-1600（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-18），電流互感器LMZB1-0.5 400/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-23）。具體數(shù)據(jù)見下表7-9所示：</p><p><b>　　總結(jié)：滿足校驗要求</b></p><p>　　（4）。

73、在低壓柜中NO.204，由于此開關(guān)柜的線路去向6#倉庫，7#裝配車間，8#機修車間，其計算電流為I30=152A，因為計算電流相差不大，所以選擇保護設備一致，現(xiàn)以6#線路為例。</p><p>　　低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上，初步選擇低壓斷路器DZ20-200（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-17），低壓刀開關(guān)HR5-630 （其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-19），電流互感

74、器LMZB1-0.5 200/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-23）具體數(shù)據(jù)見下表7-10所示：</p><p><b>　　總結(jié)：滿足校驗要求</b></p><p>　　(5)在低壓柜中NO.205，由于此開關(guān)柜的線路去向為9#電鍍車間，10#鍋爐房11#生活區(qū)，其計算電流電修車間為I30=364.7A，現(xiàn)以9#線路為例。</p><

75、p>　　低壓斷路器、低壓刀開關(guān)、電流互感器的選擇以及校驗方法從上。初步選擇低壓斷路器DZ20-400/3（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-17），低壓刀開關(guān)HD13-1600（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-19），電流互感器LMZB1-0.5 400/5（其相關(guān)數(shù)據(jù)查《供電設計指導書》表5-23）。見表7-11所示：</p><p><b>　　總結(jié)：滿足校驗要求</b>&l

76、t;/p><p>　　將上述設備的選擇校驗按照一次設備選擇校驗表的格式表7-13所示： </p><p>　　上表所選一次設備均滿足要求</p><p>　　7.4 380V側(cè)一次系統(tǒng)圖</p><p><b>　　第8章 防雷接地</b></p><p>　　8.1 變電站的防雷設計<

77、/p><p>　　變電站的防雷設計，應根據(jù)國家標準《建筑防雷規(guī)范》進行設置。設置的目的是為了保證人身安全；防止直擊雷破壞，保護變電站不致因雷擊而燒毀和損壞。在建筑物供配電設計中，防雷接地系統(tǒng)設計占有重要的地位，因為它關(guān)系到供電系統(tǒng)的可靠性，安全性。變電站年預計雷擊次數(shù)應按下式確定：</p><p>　　N=0.024KAe （8-1）</p>&

78、lt;p>　　式中 N—建筑物預計雷擊次數(shù)（次/a）;</p><p>　　K—校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應數(shù)值：位于曠野孤立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5；</p><p>　　--年平均雷暴日數(shù)，按當?shù)貧庀笈_、站資料確定；&l

79、t;/p><p>　　—與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）,按GB50057—1994規(guī)定的方法計算。</p><p>　　此地的年平均雷暴日為34.9d/a,本變電站的等效面積約為0.04k㎡。計算出年預計雷擊次數(shù)為</p><p>　　N=0.024×1×34.91.3×0.04=0.066次/a</p><

80、;p>　　根據(jù)GB50057-1994《建筑物防雷設計規(guī)范》，預計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a，且小于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物應劃為第三類防雷建筑物。</p><p>　　因此，本設計應按第三類防雷建筑物的防雷措施進行防雷設計。</p><p><b>　　直接防雷設計</b></p><p>　　可采取在變電站上

81、裝設避雷針。由變配電所的地址選擇，變電所的主變壓器裝在室外的，則應在變電所外面裝設獨立的避雷針，其裝設高度應使其防雷保護范圍包括整個變電所。而避雷針是用鍍鋅焊接鋼管制成，它安裝在構(gòu)架上，其下端經(jīng)引下線與接地裝置焊接。</p><p>　　①單支避雷針的保護范圍，按下列方法確定單支避雷針的保護范圍如下圖8-1所示。</p><p>　　圖8-1 單支避雷針的保護范圍</p>

82、<p>　　避雷針在地面上的保護半徑為r=1.5h。從真的頂點向下作45°的斜線構(gòu)成錐形保護空間的上部，從距離針底各方向1.5h處向避雷針0.75h高度處作連接線。與上述45°斜線相交，交點以下的斜線構(gòu)成錐形保護空間的下部。</p><p>　　在被保護高度的平面上，保護半徑可由下式確定：</p><p>　　當≥ r=（h-）p （8-2）</p&

83、gt;<p>　　當＜ r=（1.5h-2）p （8-3）</p><p>　　式中p—由模儀試驗和運行經(jīng)驗確定的系數(shù)。當h＞30m時p=；當h≤30m時p=1。</p><p>　　由變電站平面布置圖中數(shù)據(jù)可知，避雷針在高度處水平面上的保護至少為1.2m，假設為1.25m，為1.0m，</p><p>　　代入上面的計算式8-3解得：可知裝設一支1

84、.5m高的避雷針，采用ø25mm的鍍鋅圓鋼。即可安全保護整個變電所的建筑物不受直接雷擊。</p><p>　?、谕瑫r，按規(guī)定，獨立避雷針宜設獨立的接地裝置。接地裝置的接地電阻在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻。通常采用3～6根長的2.5m、ø50mm的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排，管間距離5m，打入地下，管頂距地面0.6m。接地管間用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線采

85、用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。</p><p>　　避雷針與配電裝置的安全距離示意圖如下圖8-2所示：</p><p>　　圖8-2 避雷針與配電裝置的安全距離示意圖</p><p>　　防雷電感應： 為防止雷電流流經(jīng)引下線和接地裝置時產(chǎn)生的高電位對附近金屬物或電氣線路的反擊，

86、引下線與附近金屬物和電氣線路的間距應符合規(guī)范的要求</p><p>　　(3)雷電侵入波的保護：裝設避雷器，本設計中裝設FS4-10閥式避雷器 </p><p>　　避雷器是用來防護雷電產(chǎn)生的過電波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設備的絕緣，避雷器應與被保護設備并聯(lián)，在被保護設備的電源側(cè)。如圖8-3所示</p><p>　　圖8-3 避雷器的連接圖

87、</p><p>　?、僭诟邏号潆娛覂?nèi)10kV電源進線柜中裝設FS4-10閥式避雷器。防止雷電侵入波的危害。</p><p>　　②在10kV高壓配電室內(nèi)裝設有KYN17-10型開關(guān)柜，其中配有FS4-10型閥式避雷器，靠近主變壓器，用于防止操作過電壓對主變的危害。</p><p>　?、墼?80V的低壓架空出桿上，裝設有保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護沿

88、低壓架空線侵入的雷電波。</p><p>　　8.2 接地保護系統(tǒng)設計</p><p>　?。ㄒ唬┙拥馗拍罴敖拥毓收媳Ｗo系統(tǒng)：</p><p>　　電氣設備的某部分與土壤之間作良好的電氣連接，稱為接地。為保障人身安全，防止間接觸電而將設備的外露可導電部分進行接地。成為保護接地。低壓配電系統(tǒng)按保護接地的型式不同，可分為TN系統(tǒng)，TT系統(tǒng)和IT系統(tǒng)。</p>

89、<p>　　(二)變電站接地要求</p><p>　　變電站的接地裝置的接地電阻越小越好，接地電阻要求小于4歐姆，利用基礎底板中的鋼筋作為接地體，周邊沿基礎底板通長焊接成環(huán)路，中間沿柱網(wǎng)通長焊接成網(wǎng)格。當接地電阻滿足不了要求時，在距離建筑物3M以外打人工接地體以滿足要求。</p><p><b>　　(三)接地保護措施</b></p>&l

90、t;p>　　此變電站10KV 屬于小電流接地系統(tǒng)，其接地電流可近似估算，電纜長度為6KM，架空線為5km.</p><p><b>　?。?）確定接地電阻</b></p><p>　　IE=UN（35lcab+loh）/350=10x(35x6+5)/350=6.14A</p><p>　　此變電站共用接地裝置的接地電阻應同時滿足<

91、/p><p>　　RE≤120v/I=120/6.14=19.5Ω</p><p><b>　　RE≤4Ω</b></p><p>　　則此變電站共用接地裝置要求接地電阻為</p><p><b>　　RE=4Ω</b></p><p>　　可利用的自然接地體電阻RE（nat）=

92、60Ω</p><p>　　需要補充人工接地體，人工接地體的總電阻RE(man)為</p><p>　　RE(man)= RE（nat）RE/(RE（nat）-RE)=240/56=4.29Ω</p><p>　?。?）初步敷設方案為</p><p>　　現(xiàn)初步考慮圍繞變電站建筑四周，距變電站2~3m，打入一圈直徑50mm，長2.5m的鋼管接

93、地體，每隔5米打入一根（為減小屏蔽效率，一般管距不應小于管長的2倍）。管間用40×4mm2的扁鋼焊接相連。</p><p>　　計算單根鋼管的接地電阻</p><p>　　查《工廠供電》附錄表27，得ρ=100Ω.m</p><p>　　則單根鋼管的接地電阻為</p><p>　　RE(man)1=0.3ρ=100×0.3

94、=30Ω</p><p>　　(4)確定接地的鋼管數(shù)和最后接地方案</p><p>　　根據(jù)RE(man)1/ RE(man)=30/4.29=7 ，考慮到管間電流屏蔽效應的影響，初步選為15根直徑為50mm、長為2.5m的鋼管作為接地體。以a/l=2和n=10可查《工廠供電》附錄表28-2（取n=10~20在a/l=2時的ηE中間值）得ηE=0.66。因此</p><

95、p><b>　　n==10</b></p><p>　　考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選10根直徑為50mm，長為2.5m的鋼管作為接地體，用40*4mm2扁鋼連接，環(huán)形布置。</p><p>　　第9章 設備材料清單</p><p>　?。?）主要設備材料清單</p><p>　?。?）高壓開關(guān)柜中的設備清單&l

96、t;/p><p>　?。?）低壓開關(guān)柜中的設備清單</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉介才,《工廠供電（第2版）》, 機械工業(yè)出版社[2] 張祥軍 《工廠變配電技術(shù)》, 中國勞動和社會保障部出版社[3] 劉寶林,《電氣設備選擇·施工安裝·設計應用手冊》,水利水電出版社[5] 《

97、發(fā)電廠變電站電氣設備》，肖艷萍　主編 ，中國電力出版社出版，［2003］ </p><p>　　[6]《變電站電氣部分》，樸在林 王立舒主編，高等學?！笆晃濉本芬?guī)劃教材</p><p>　　[7]《發(fā)電廠變電站電氣設備》，盧文鵬 主編，中國電力出版社 </p><p>　　[ 8 ]《工廠供電設計指導》，劉介才， 機械工業(yè)出版社</p><