机械厂供配电系统设计

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1、供配电设计论文题目：某机械厂供配电系统设计学号：专业：电气工程及其自动化指导老师：设计时间：2016年12月目录一、设计任务二、变电所位置和型式的选择三、负荷计算和无功功率补偿四、变电所主变压器的选择和主结线方案的选择五、短路电流的计算六、高、低压电气设备的选择与校验七、供配电线路及电缆线路的选择八、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定九、防雷接地十、电费计算十一、参考文献一、设计任务设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂 生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型 式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接

2、线方案及高低压设 备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后 按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。设计原始资料.工厂总平面图图1工厂平面图工厂负荷情况厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000. 30. 7照明50. 81. 02锻压车间动力3500. 30. 65照明80. 71. 07金工车间动力4000. 20. 65照明100. 81. 06工具车间动力3600. 30. 6照明70. 91. 04电镀车间动力2500. 50. 8照明50. 81. 03热处理车间动力1500. 60. 8照明50. 81. 09装配车间

3、动力1800. 30. 7照明60. 81. 010机修车间动力1600. 20. 65照明40. 81. 08锅炉车间动力500. 70. 8照明10. 81. 05仓库动力200. 40. 8照明10. 81. 0生活区照明3500. 70. 9本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间 为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。 本厂的负荷统计资料如表所示。表工厂负荷统计资料供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的 公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号

4、 为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线 首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和 电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为。为满足工厂二级负荷要求，可 采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空 线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。气象资料本厂所在地区的年最高气温为 38C，年平均气温为23C，年最低气温为- 9C，年最热月平均最高气温为33C，年最热月平均气温为26C，年最热月地下米 处平均气温为25C。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。地质水文资料本厂所在地

5、区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量 柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电 费为元/，照明电费为元/。工厂最大负荷时的功率因数不得低于，此外，电力用户 需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA为800/kVA。二、变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷 功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的X 轴和Y轴，测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如P1 (x1，y1)、 P (x

6、,y ) 、P (x ,y )等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为 222333P1+P2+P3+-=SP1.x = P1X1 + P2x2 + P3x3 _ 如X|)P1 + P2 + P3 * PiPM + P2y2 + P3y3 一 *叫)P1 + P2 + P3 * Pi图机械厂总平面图按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表所示。表各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标 轴12345678910生活 区X(cm)Y(cm)由计算结果可知，X=，y=由下图可知与其他车间的相对位置三、负荷计算和无功功率补偿.负荷计算公式1单组用电设备计算负荷的计算公式有功计算负荷（单

7、位为kW）P =KP , K为同时系数J无功计算负何（单位为kvar）Q = P tan 6视在计算负荷（单位为kvA）S = P /cos 6计算电流（单位为A）I=S / （V3XU ），U为用电设备的额定电压，单位为kV 2多组用就设备计算负何的朴算公式有功计算负荷（单位为kW）P =K EP , EP是所有设备组有功计算负荷P之和 何同时系数室30d30d30无功计算负荷（单位为kvar）七是无功负Q =K EQ , EQ是所有设备组无功计算负荷P之和.,一30 Eq 30d30d30荷同时系数视在计算负荷（单位为kvA）S30二仃 230 Q 230计算电流（单位为A）I=S / （

8、3XU）, U为用电设备的额定电压，单位为kV负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开 计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。具体步骤如下。1、铸造车间:动力部分:P =300X=90kW；30Q30=90X=S = 90/=；照30明部分:S = 4/1=4kVA；2、0锻压车间：I30= (J3)=Q30=0kvarP =5X=4kW；30I30=4/ (V3X)动力部分：P30=350X=105kW；Q30= 105X=S =105/=； I = ( V? x)3030照明部分：P =8X = ；30S = 1=； I = (V3X)=Q =0kv

9、ar3030.、3、金工车间:30动力部分：P =400X=80kW； Q =80 X =3030S =80/=； I = / ( V3X) =187A30 _ .30照明部分：P =10X=8kW；Q =0kvar3030S = 8/l=8kVA； I =8/ ( J3X)=30 一 , 、304、工具车间: 动力部分：P =360X=108kW； Q =108X =3030S =108/=180kVA； I =180/ ( V3X)=3030照明部分：P =7X=；Q =0kvar3030S = 1=； I = (V3X)=30 t , , 、305、机修车间: 动力部分：P =160X=

10、32kW； Q =32 X =3030S =32/=；30,照明部分：S = 1=；306、电镀车间:I =/(V3X)30P =4X=；30I = ( V 3 X )=30Q =0kvar30动力部分：P =250X=125kW； Q =125X = 3030S = 125/=； I = ( V 3 X)=臆明部分：P =5 X=4kW；Q =0kvar3030S = 4/l=4kVA； I =4/ ( J3X)=30，、307、热处理车间： 动力部分：P =150X=90kW； Q =90 X =3030S =90/=； I = / ( V3X )=3030照明部分：P =5 X=4kW；

11、Q =0kvar3030S = 4/l=4kVA； I =4/ ( V3X)=30 . 、 、308、锅炉房: 动力部分：P =50X=35kW； Q =35 X =3030S =35/=；噌明部分:S =1=；30、9、仓库：I =/(V3X)30Q =0kvar30P =1X=；30I = ( V 3 X )=30动力部分：P30=20X=8kW；Q30=8 X =6kvarS =8/=10kVA； I = / (V3X)=Q30=0kvar=55KW303030照明部分：P =1X=0.8kW；30So=1=;1= (3 X)=130、所有车间的照明负荷：P11、取全厂的同时系数为:KE

12、p=、户则全厂的计算负荷为:P30=X= KWP30=X=S=30I30= (3 X)=12、经过计算，得到各车间的负荷计算如表2所示编名 称类 别设备容量需要系数cos etan e计算负荷P30/KwQ30/ KvarS30/ KVAI30/1铸造车间动力30090照 明510404小 计305-942锻压车间动力350105照 明8100小 计358-7金 工 车 间动力40080照 明1010808小 计410-886工具车间动力360108180照 明7100小 计367-4电镀车间动力250125照 明510404小 计255-1293热处理车间动力15090照 明510404小

13、计155-949装配动力18054车 间照 明6100小 计18610机修车间动力16032照 明4100小 计164-8锅炉房动力5035照 明1100小 计51-5仓库动力208610照 明1100小 计21-6生活 区照 明350245总计（380V 侧）动力222-727照 明402计入KSp=-无功功率补偿无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电 抗器具有安装简单，运行维护方便、有功损耗小及组装灵活、扩容方便等优点。因 此并联电抗器在供电系统中由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：S =30这时低压侧的功率因数为：cos6二而根据设计要求工厂最大负荷

14、时的功率因数不得低于。考虑到主变电器的无功 损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于，暂取来计算 380V侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tan 6 1-tan 6 2) = tan-tan= kvar则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：S =30 (2)计算电流 I30(2)=(V3X)=变压器的功率损耗为：Pr2 S30(2)=X =S30(2)=X =变电所高压侧的计算负荷为:P=+=30 (1)Q30 (1)(1)I=(V3X 10)=30(1)补偿后的功率因数为：cos6=二满足(大于)的要求。表3无功功率补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表所示

15、项目cos 6计算负荷P30/KWQ30/kvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷380V侧无功补偿容量-380V侧补偿后负荷主变压器功率损耗-=侧负荷总计四、变电所主变压器的选择和主结线方案的选择系统主接线的选择原则1. 主接线：主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导 线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电 路。2. 主接线设计的一般原则：安全性、经济性、灵活性、可靠性。此外，主接 线还应适当考虑发展，有扩充改建的可能性。合理处理局部和全局，当前和长远等 关系。既照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。3. 主

16、接线的选择原则：（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，装设单台变压器时候，宜采用线路变压器组 接线。（4）为了限制配出线短路电流，具有多台变压器同时运行时，应采用变压器 分裂运行。（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。（6）6-10kv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现回路中，应装设线路隔离开关。（7）采用6- 10kv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

17、 电网供电的电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。（9 ）变压器低 压侧为的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。低压侧总开关和母线分段开关均 应采用低压断路器。（10）多层住宅、一般工厂车间等，当其负荷等级为三级负荷 时，若需使用变压器降压，一般变压器一次侧采用单元式接线，二次侧采用单母线 接线。这种接线简单、经济，也能适合负荷对可靠性的要求。4. 变压器台数的选择：变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当 符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一、二级负荷，季节性负 荷变化较大，集中负荷较大系统主接线的初选和分析1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，

18、工厂变电所的主变压器可有下列两种方案： 装设一台主变压器型式采用S9，而容量根据式NS ，一般取S =S=，30岗此选一0台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电 源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。装设两台主变压器 型号亦采用S9，二每台容量按式SN*T和NS30（I+II），即 R（）X=（）kVANS30（I +11）因此选两台S9-800/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦 由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用Yyn0。按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案，如图A所

19、示（2）装设两台主变压器的主接线方案，如图B所示A图B图两种主结线方案的技术经济比较如表.所示。表两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗 较大由于两台主变并列，电压 损耗小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性 较好扩建适应性稍差些更好一些经济指标电力变压器的 综合投资由手册查得S91000/10 单价为万元，而由手册查 得变压器综合投资约为其 单价的2倍，因此其综合 投资为2X万元-万元由手册查得S9800单价 为万元，因此两台综合投 资为4X万元=42万元

20、，比 一台变压器多投资万元高压开关柜 (含计量柜)的 综合投资额查手册得GGA (F)型柜 按每台4万元计，查手册 得其综合投资按设备价倍 计，因此其综合投资约为4 XX4=24万元本方案采用6台GG A (F)柜，其综合投资额约 为6XX 4=36万元，比一 台主变的方案多投资12万 元电力变压器和 高压开关柜的年 运行费参照手册计算，主变和高 压开关柜的折算和维修管 理费每年为万元主变和高压开关柜的折旧 费和维修管理费每年为万 元，比一台主变的方案多 耗274万元供电贴费按800元/KVA计，贴费为 1000X=80 万元贴费为2X800X万元=128 万元，比一台主变的方案 多交48万元

21、从表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案优于装设两台主变的方案， 因此决定采用装设两台主变的方案。(说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的 话，则宜采用装设两台主变的方案。)系统主接线的确定停电影响不大的负荷属于三级负荷，如工厂的附属车间、小城镇的公共负荷 等。所以，该厂为三级负荷供电，容量大于1250kva，对电能质量要求较高。根 据以上分析，选择用两台变压器供电。主接线图为（B）。图中，变压器用T1T2 表示，全厂用电用D1-D12表示。D1-D4为分别铸造，锻压，金工，工具车间动 力，D5-D8分别为电镀，热处理，

22、装配，机修车间，D9为锅炉房动力，D10为仓库 动力，D11为生活区照明，D12为除生活区照明以外的其它照明。下图为各车间 用电接线示意图，由上面的分析计算可得可 B1的视在功率位，可选变压器（S9500/10,Ur=10KV），同理 B2 处计算可得，故选 S9800/10, Ur=10KV）五、短路电流的计算短路是电力系统中最常见的故障。所谓短路，是指一切不正常的相与相或者中 性点接地系统中相与地之间的短路。短路故障对电力系统的正常运行影响很大，所 造成的后果也十分严重，短路电流将引起电动力效应和热效应及电压的降低。因 此，短路电流计算是电气主接线方案比较、电气设备及载流导体的选择、接地计

23、算 以及继电保护选择和整定的基础。短路电流计算的目的是用来合理选择和校验各种高、低压电气设备，确定继电 保护装置的整定计算，便于系统运行维护和事故分析。所以，进行短路电流计算时 应考虑系统中最严重的短路情况一三相短路。在电力系统设计和工程应用中，短路 电流计算通常有标幺值法和有名值法两种，本次设计采用标幺值法计算短路电流。 采用标幺值法计算的优点是可以规避因变压器两侧电压等级不同带来的计算和表达 上的麻烦。具体就是（1）便于比较电力系统各元件的参数和特性；（2）便于判断 电气设备和参数的好坏；（3）可以使用短路计算工作简化。短路电流计算的步骤有：确定基准值计算各元件电抗标幺值绘制等效电 路图计

24、算三相短路电流和短路容量。短路电流计算的公式1.基准容量，工程设计中通常取Sj =100MVA % =气广1.05气 U = 1.05Un2.供配电系统各元件电抗标幺值1）电力系统的电抗标幺值Sk为电力系统变电所高压馈电线出口处的短路容量。2）电力线路的电抗标幺值5。式中，L为线路长度，x。为线路单位长度的电抗，可查手册。查手册的3）电力变压器的电抗标幺值短路电路中各主要元件的电抗标么值求出以后，即可利用其等效电路图进行电 路化简求总电抗标么值。4）三相短路电流的计算无限大容量系统三相短路周期分量有效值的标么值按下式计算：由此可得三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：I（3） = I（对高

25、压系统）（对低压系统）、浇Z55 J。浇1.511三相短路容量：确定基准值、计算各元件电抗标幺值1.确定基准值S = 100 MVA ,U =10.5 kV,U =0.4 kV2.计算短路电路中各主要元件7的电抗标幺值,21）电力系统的电抗标幺值X1* =2）电力线路的电抗标幺值X2* =3）电力变压器的电抗标幺值X3* =8X4* =短路电流计算图根据电气主接线图，绘制出短路电流计算图。高压侧10kv进线末端确定K1为 短路点，电源进线长度为10km，变压器T1低压侧380v母线确定岬为短路点，变 压器T2低压侧380v母线确定K3为短路点。.绘制等值电路如图.5-1所示。X 1X !号图5

26、-1等值电路短路电流的计算（1）K1点短路时总电抗标幺值为* x *-三相短路电流周期分量有效值为I3 =k1其它三相短路电流i3 =shI3 = KAl3 = KAk1三相短路容量S3 = MVA k 1(2) k2点短路时总电抗标幺值为X*三相短路电流周期分量有效值为I3 = KAk2其他二相短路电流为i3 = KAyshI3 = KAsh tI3 = KAk2二相短路容量为S3 = MVAk2(3) K3点短路时总电抗标幺值为X*二相短路电流周期分量有效值I3 = KAk3其他二相短路电流i3= KAyshI3= KAshI3= KAk3二相短路容量S3= MVAk3将以上短路电流计算结

27、果绘制成表如表4-1所示。表4-1二相短路电流及短路容量计算结果短路电流及容KAKAKAMVA电气设备及线缆的选择是供配电系统设计的重要步骤，其选择的恰当与否将影响到整个系统能否安全可靠的运行，故必须遵循一定的选择原则。选择电气设备的最高允许电压，一般可按照电气设备的额定电压不低于安装地点电网的工作电压U来确定，即满足U U ；选择电气设备的额定电流I不得小于安装地点电0N 。N气的最大持续工作电流1卬，即满足In IN。高压设备的选择、校验1.选择QF2高压断路器，根据变压器额定电流选择断路器的额定电流。I二，查表，选择真空断路器ZN3-1-I。 表N6-1高压断路器选择校验表序号ZN3-1

28、-I选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110kv10kv合格2630A合格38KA合格420KA合格5884=256合格2.选择QF3高压断路器，根据变压器额定电流选择断路器的额定电流。I =44A，查表，选择真空断路器ZN3-1-I。 表5-2高压断路器选择校验表序号ZN3-1-I选择 要求装设地点电气条件结 论项目数据项目数据110kv10kv合格2630A44A合格38KA合格420KA合格5884=256合格3. QF1断路器的选择和QF2, QF3相同，同样选择ZN3-1-I断路器。4. 选择QS34处隔离开关 查表12【1】，选择GN-10T/200高压隔离开关。选择校验

29、结果列于下表。表5-3高压隔离开关选择校验表序号GN-10T/200选择要求装设地点电气条件结 论项目数据项目数据110kv10kv合格2200A合格4合格5500合格5. 选择QS56处隔离开关查表12【1】，选择GN-10T/200高压隔离开关。选择计算结果列于下表。表5-4高压隔离开关选择校验表序号GN-10T/200选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110kv10kv合格2200A44A合格4合格5500合格2隔离开关的选择和QS34, QS56相同，同样选择GN-10T/200隔离开关。，TA2，TA3及进线处高压侧电流互感器的选择TA1处，根据10kv额定电流为查表，选择

30、变比为50A的LQJ-10型电流互感器，Kes=225,KN=90,级二次绕组的ZN=(1) 动稳定校验(2) 热稳定校验(顷T N所以，选择LQJ-10型电流互感器满足要求。TA2处，根据10kv额定电流为44A查表，选择变比为75A的LQJ-10型电流互感器，Kes=160 Kn=75,级二次绕组的ZN=(1) 动稳定校验K X (21 =160*=二,满足动稳定要求。(2) 弑稳定校验(K )2T N所以，选择LQJ-10型电流互感器满足要求。TA3跟TA2相同，所以，选择LQJ-10型电流互感器满足要求。8. 电压互感器TV的选择电压互感器的选择与配置，除应满足一次回路的额定电压外，其

31、容量与准确度 等级应满足测量仪表、保护装置和自动装置的要求。负荷分配应在满足相位要求下 尽量平衡，接地点一般设在配电装置端子箱处。电压互感器的选择不需进行动稳 定、热稳定校验。【7】根据10kv额定电压，查表16【1】，选择JSJW-10型电压互感器。9. 变压器及补偿装置关于电力变压器，在负荷计算处已经选择。其选择主要是对容量和最大负荷率 两个参数加以选择。常用变压器容量系列为R10系列。即变压器容量等级是按 R10=为倍数确定的，如 100KVA、125KVA、160KVA、200KVA、250KVA、315KVA 等； 最大负荷率一般取;所以，选择T1为S7-500/10,T2为S7-8

32、00/10。关于补偿装置，在负荷计算处也已选择。其选择主要是对补偿容量的选择。所 以选择两处补偿装置为。低压设备的选择根据电流电压选择原则选择低压设备。选择电气设备的最高允许电压，一般可 按照电气设备的额定电压不低于安装地点电网的工作电压来确定，即满足；选择电 气设备的额定电流不得小于安装地点电气的最大持续工作电流，即满足。1.低压断路器有框架式、塑壳式、模数化型短路器。塑壳式低压断路器具有瞬 时长延时性，主要用于低压配电柜中，作为配电线路电动机、照明电路及电热器的 设备的电源控制开关及保护。本次设计选择塑壳式低压断路器。根据以上电压电流 选择原则，从表21【1】可选择低压断路器，选择结果列于

33、下表(表5-5)。设备名 称选择型号设备名称选择型号设备名称选择型号QF-4MW06630AQF-13NS100100ATA-8200/5QF-5MW101000AQF-14NS100100ATA-9300/5QF-6NS250250AQF-15NS100100ATA-10300/5QF-7NS400400AQF-16NS630630ATA-11200/5QF-8NS250250AQF-17NS100100ATA-12150/5QF-9NS630630ATA-4600/5TA-13100/5QF-10NS400400ATA-51000/5TA-1475/5QF-11NS250250ATA-62

34、00/5TA-1520/5QF-12NS250250ATA-7300/5TA-16500/5TA-1775/52. 低压电流互感器的选择原则为除上述电压电流原则外，主要考虑准确度等级 和互感器变比，一般要求。所以，选择型电流互感器，选择结果列于表5-5。3. 低压线路一般以载流量条件选择导线截面，其通过计算电流选择。所以，低 压出线处导线选择塑料绝缘型，它绝缘性能良好、价格低廉、在室内铺设常用。根 据电压电流选择原则，选择低压出线侧导线列于下表（表5-6）。表5-6低压导线选择明细表导线出 处选择型号导线出处选择型号导线出处选择型号D1BV-50D2BV-70D3BLV-70D4BLV-120

35、D5BV-70D6BLV-70D7BLV-35D8BV-16D9BV-10D10D11BV-185D12BV-10母线的选择供配电系统中，各种电压等级配电装置的主母线，发电机、变压器与相应配电 装置之间的连接导体，统称为母线。其中，母线起汇集和分配电能的作用。【4】在 通常的工程应用中一般都采用铝母线，本次设计采用散热条件较好，便于固定和连 接的矩形硬铝母线。一般，硬母线的选择按持续工作电流选择，即，为母线的长期最大工作电流， 为相应温度母线长期允许通过的电流值。所以选择母线如下：（1）BW母线选择LMY硬吕母线，165A=二。查表，选择LMY-3（304）。（2）BW1母线选择LMY硬吕母线

36、，1425A=544A。查表，选择LMY-3（1006）。（3）BW2母线选择LMY硬吕母线，1900A=二。查表，选择LMY-3（1208）。（4）母线的热稳定校验应满足，其中C为热稳定系数，查表得97,为假想时 间，取。为三相短路电流。所以对于母线：BW =S,满足热稳定BW1 =S,满足热稳定BW2 =S,满足热稳定（5）母线动稳定的校验应满足，其中应为是硬铝母线，=70MPa;为短路时母线的 计算应力。当母线档数大于2时，设母线跨距为，母线中心距为，查表得。则。所 以，对于母线：BW 70=（满足动稳定要求）BW1 70=（满足动稳定要求）BW2 70=（满足动稳定要求）七、供配电线路

37、及电缆线路的选择7、1 10KV高压侧进线和引入电缆的选择（1）10kV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。1）按发热条件选择由二及室外环境温度32C，查附表12，初选LJ-16，其35C 时的I = 93.5A I满足发热条件。2）校验机械强度 查附表20,最小允许截面A = 35mm2，因此按发热条件选择 的LJ-16不满足机械强度要求，故改选LJ-35。min由于此线路很短，不需校验电压损耗。（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL22-10000型交联 聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择 由二及土壤温度25。查附表17

38、，初选缆芯截面为A . =25mm2的交联电缆，其I广90AI ，满足发热条件。2广校验短路热稳定30式中C值由附表14差得；ta按终端变电所保护动作时间，加断路器断路时间，再 加计，故 t = 0.75s。7、2 380V低压出线的选择（1）馈电给1号厂房电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择满足发热条件。2）校验电压损耗因此YJL22-10000-3x 25电缆满足短路热稳定条件。（铸造车间）的线路采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯由及地下土壤温度25。，查附表17,初选缆芯截面，其，而由附表13查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度75。计），Ukm，又1号厂房Z pR + qX ） /的

39、，因此按式AU =一-一-一 得：由图所示工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为60m，UN 故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验由于前面按发热条件所选的缆心截面小于A，不满足短路热稳定要求，故改选缆 芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22-10050-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘 的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。（2）馈电给2号厂房（锻压车间）的线路 亦采用VLV22-1000的四芯聚氯乙烯绝 缘的铝芯电缆直埋敷设。1）按发热条件选择由及地下土壤温度25。，查附表17，初选缆芯截面，其，满足发热条件。2）校验电压损耗由图所示工厂平面图量得变电所至2号厂房

40、距离约为30m，而由附表13查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度75。计），乂广0.07 Ukm，又2 号厂房的，因此按式AU = 5*必）得： 故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验由于前面按发热条件所选的缆心截面小于人心，不满足短路热稳定要求，故改选缆 芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22-100）（0-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘 的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。（3）馈电给3号厂房（金工车间）的线路 亦采用VLV22-1000的四芯聚氯乙烯绝 缘的铝芯电缆直埋敷设。1）按发热条件选择 由130 -189A及地下土壤温度25。，查表17,初选缆芯截面 12

41、0mm2，其I = 212A I，满足发热条件。2）校验电压损1耗 由图味示工厂平面图量得变电所至3号厂房距离约为50m，而 由表13查得120mm2的铝芯电缆 = 0.31。.；km （按缆芯工作温度75。计）， X。=0.07 Q； km，又3号厂房的，因此按式AU =”号”）得：N故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于A.，不满足短路热稳定要求， 故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22-1000-3x300+1x150的四芯聚氯 乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。（4）馈电给4号厂房（工具车间）的线路

42、亦采用VLV22-1000的四芯聚氯乙烯绝 缘的铝芯电缆直埋敷设。1）按发热条件选择由及地下土壤温度25。，查附表17，初选缆芯截面，其，满足发热条件。2）校验电压损耗 由图所示工厂平面图量得变电所至4号厂房距离约为65m，而 由附表13查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度75。计），X0 = 0.07 Qkm，又2号 厂房的，因此按式au =孙冰+qx）得：UN故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验由于前面按发热条件所选120mm2的缆心截面小于A.，不满足短路热稳定要求， 故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22-1000-3x300+1x150的四芯聚氯 乙烯绝缘的铝芯电缆，

43、中性线芯按不小于相线芯一半选择。（5）馈电给5号厂房（电镀车间）的线路 亦采用VLV22-1000的四芯聚氯乙烯绝 缘的铝芯电缆直埋敷设。1）按发热条件选择由及及地下土壤温度25。，查附表17,初选缆芯截面，其，满足发热条件。2）校验电压损耗 由图所示工厂平面图量得变电所至5号厂房距离约为75m，而 由附表13查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度75。计），X0 = 0.07 Ekm，又2号 厂房的，因此按式au =孙冰+qx）得：UN故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验由于前面按发热条件所选的缆心截面小于Amin，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为300mm2的电缆，即选VLV22-

44、1000-3x300+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘 的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。（6）馈电给6号厂房（热处理车间）的线路 亦采用VLV22-1000的四芯聚氯乙烯 绝缘的铝芯电缆直埋敷设。1）按发热条件选择由及地下土壤温度25。，查附表17，初选缆芯截面，其，满足发热条件。2）校验电压损耗 由图所示工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为50m，而 由附表13查得的铝芯电缆（按缆芯工作温度75。计），X0 = 0.07 a km，又2号Z （pR + qX ） /厂房的，因此按式AU =得：UN故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验选VLV22-1000- 3 x 300

45、+1x150的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小 于相线芯一半选择。（7）按照上述方法可以校验VLV22-1000-3x300+1x150四芯聚氯乙烯绝缘的铝 芯电缆均满足8,9,10号车间的要求，在这里就不在赘述。（8）馈区的线路 采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。 查附表 16，初选BLX-1000- 1x240，其320。时的 I = 455A I2）校验机械强度 查附表20，最小允许截面积A,minBLX-1000 - 1x 240满足机械强度要求。3）校验电压损耗由图所示工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约90m，而由表13查得其阻抗与BLX-1000- 1

46、x240近似等值的% LJ-240的阻抗 R0 = 0.14Q/km, X0 = 0.30 G/km，又生活区，因此按式 AU = 一+ 必 得：N 故满足允许电压损耗的要求。满足发热条件。= 10mm2 ,因此作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约 2km的邻近单位变配电所的10kV母线相联。（1）按发热条件选择工厂二级负荷容量共，而最热月土壤平均温度为25。，因此查附表17，初选 缆芯截面为25mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其I广90A 130，满足发热条件。（2）校验电压损耗 由附表13可查得缆芯为25mm的铝芯电

47、缆的R =1.54Gkm（缆芯温度按80。计），X0=0.12Gkm，而二级负荷的，线路长度按2km计，因此 按式AU MS + qX）得：UN故满足允许电压损耗的要求。（3）短路热稳定校验 按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定 校验，可知缆芯25mm2的交联电缆是满足短路热稳定要求的.综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表所示。 表变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线LJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22-10000-3x25交联电缆（直埋）38 0 V 低 压 出 线至1号厂房VLV22-10

48、00-3x300+1 x 150四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV22-1000-3 x 300+1 x 150 四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22-1000-3x300+1 x 150四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22-1000-3x300+1 x 150四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房VLV22-1000-3x300+1 x 150四芯塑料电缆（直埋）至6号厂房VLV22-1000-3 x 300+1 x 150 四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22-1000-3 x 300+1 x 150 四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV22-1000-3 x 300+1 x 150

49、 四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22-1000-3 x 300+1 x 150 四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV22-1000-3x300+1 x 150四芯塑料电缆（直埋）至生活区单回路，回路线3xLJ-240 （架空）与邻近单位10kV联络 线YJL22-10000-3x25交联电缆（直埋）八、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定二次回路方案选择二次回路电源选择二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源

50、的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。电测量仪表与绝缘监视装置这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流， 装设电流表一只。变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。低压动力线路：装设电流表一只。电测量仪表与绝缘监视装置在二次回路中安装自动重合闸装置、备用电源自动投入装置。继电保护的整定继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于

51、本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的 相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路 的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用 交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限 过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10。其优点是：继电 器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经 济，投资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实

52、现 三段保护。1）变压器继电保护变电所内装有一台10/kV kV- A的变压器。低压母线侧三相短路电流为二，高压侧 继电保护用电流互感器的变比为100/5A，继电器采用GL-25/10型，接成两相两继 电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。a）过电流保护动作电流的整定：K = 1.3, K = 0.8, K = 1，K = 200/5 = 40故其动作电流:W 动作电流整定为6A。b）过电流保护动作时限的整定由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定 为 0.5s。c）电流速断保护速断电流倍数整定取K广1.5,，故其速断电流为： 因此速断电

53、流倍数整定为：。2）10KV侧继电保护在此选用GL-25/10型继电器。由以上条件得计算数据：变压器一次侧过电流保护 的10倍动作时限整定为；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端 的三相短路电流为2kA；变比为200/5A保护用电流互感器动作电流为9A。下面对 高压母线处的过电流保护装置K气进行整定。（高压母线处继电保护用电流互感器 变比为100/5A)整定KA的动作电流取，K ： =1.3, K = 0.8, K = 1, K = 200/5 = 40，故 ，根据GL-25/10型继电器的规格，动作电流整定为7A。整定KA的动作时限：母线三相短路电流匕反映到 %中的电流：I对KA

54、的动作电流I的倍数，即：k (2)2op (2)由反时限过电流保护的动作时限的整定曲线确定KA2的实际动作时间：12=。KA 的实际动作时间：t = t + 0.7s = 0.6s + 0.7s = 1.3s 112母线三相短路电流匕反映到KA1中的电流：I对KA的动作电流1的倍数，即：k (1)1op 所以由10倍动作电流的动作时限曲线查得KA1的动作时限：t1 - 1.1s。3) 侧低压断路器保护11整定项目：(a) 瞬时过流脱扣器动作电流整定：满足七K，:对万能断路器取；对塑壳断路器取2。(b) 短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足：、)人七取。另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长 个时间级差，。(c) 长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足：I K I K取。(d) 过流脱扣器与被保护线路配合要求：九、防雷接地防雷防雷设备因为为屋内防雷，所以用的是避雷器。避雷器就是用来防止雷电产生 的过电压波沿线路进入变电所或者其他建筑物内，以免危及被保护设备。避雷器的 作用是限制过电压以保护电气设备。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护 设备的电源侧。当线路上出现危及被保护设备的过电压时，避雷器的火花间隙就被 击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝