某机械厂降压变电所的电气设计

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1、2011年度本科生供配电课程（设计）供配电（设计）题目院 系： 专 业：电气工程及其自动化 年 级： 学生姓名： 学 号： 导师及职称： 2012年2月2011 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate Title of the Graduation Thesis (Project)Department： Major:电气工程及其自动化Grade:Students Name:Student No.:Tutor: June, 2012课程设计（论文）题目： 某机械厂降压变电所的电气设计一、课程设计（论文）要求及

2、原始数据（资料）： 1） 课程设计（论文）要求 要求根据本厂所能取得的电源6KV，绘出设计图纸。 2）课程设计（论文）原始数据（资料） 工厂总平面图九钢机械厂总平面图 工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大利用负荷小时为50000h，日最大负荷持续时间为5h。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。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如下表所示。工厂负荷统计资料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3000.30.60照明50.71.02锻压车间动力2000.20.6

3、0照明50.71.03金工车间动力4000.20.65照明100.81.04工具车间动力2000.20.60照明50.71.05电镀车间动力1500.40.70照明50.71.06热处理车间动力1000.40.70照明50.71.07装配车间动力1000.30.70照明50.71.08机修车间动力1000.20.60照明50.71.09锅炉房动力1000.40.60照明20.71.010仓库动力100.20.60照明10.71.0生活区照明2000.61.0 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

4、。该干线的导线牌号为LGJ-120，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约5km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为300MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护的动作时间为1.2s。为满足贯彻二级负荷的要求，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100km，电缆线路总长度为30km。 气象资料本厂所在地区的年最高气温为35，年平均气温为25，年最低气温为-10，年最热月平均最高气温为30，年最热月平均气温为25，年最热月地下0.8m处平均温度为20。当地主导风向为西风，年雷暴日数为20。 地质水文资

5、料本厂所在地区平均海拔700m，地层以砂粘黄土为主，地下水位为10m。 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计为10元/kVA，动力电费为0.40元/kWh，照明电费为0.80元/kWh。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需要按新装变压器容量计算，一次性的向供电部门交纳供电贴费：610kV为800元kVA。 前言（一）工厂供电的意义众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控

6、制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。 电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的必重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此

7、做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。（二）工厂供电的原则按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410kv及以下设计规范、GB50054-95低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3、近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系

8、，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。23目 录一、绪论1（一）设计内容及步骤2二、负荷计算和无功功率补偿2（一）负荷计算的方法2（二）负荷计算结果5（三）无功补偿容量7三、变电所位置和型式的选择8（一）配电所所址选择的一般原则8（二）变电所位置和形式的选择8四、变电所主变压器台数和容量、类型的选择9（一）方案选择原则9（二）变

9、电所主变压器台数的选择9（三）变电所主变压器容量选择9五、变电所主结线方案的设计10（一）变配电所主结线的选择原则10（二）主结线方案选择10六、短路电流的计算12（一）采用标幺制法进行短路计算12（二）下面采用标么制法进行短路电流计算。13七、变电所一次设备的选择与校验14（一）、10KV侧一次设备的选择校验 如表7.114（二）、380V侧一次设备的选择校验 如表7.215八、变电所进出线的选择与校验16（一）、高压线路导线的选择16（二）、低压线路导线的选择16九、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定17（一）二次回路方案选择17(二)变配电站的保护装置17十、防雷保护和接地装置的设

10、计18（一） 防雷设备和措施18（二）接地与接地装置20十一、总结21一、绪论（一）设计内容及步骤全厂总配电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、负荷计算和电容补偿 全厂总配电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。求出全厂高压总配电所计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、显示计算结果。按负荷计算求出总配电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。2、确定配电所的所址和形式

11、根据电源进线方向，综合考虑设置高压总配电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定高压总配电所的所址和型式。3、配电所的主接线方案根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，选择主接线方案，确定配电所主接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。4、短路电流的计算，并选择配电所的一次设备及其校验 工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高压配电设备，如断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开

12、关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。5、选择电源进线及工厂高压配电线路 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择时必须满足发热条件：导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。6、整定继电及并选择二次回路保护 为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算。7、总配电所防雷保护和接地装置的设计参考本地区气象及地质资料，设计防雷接地装置和接地装置。8、车间自然条件 气象资料 车间内最热月的平均温度30。 地中

13、最热月的平均温度为25。车间环境属于正常干燥环境。 地质水文资料车间原址为耕地，地势平坦，地层以黄土为主，地下水位为10m，本厂所在地区平均海拔700m。二、负荷计算和无功功率补偿（一）负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计将采用需要系数法予以确定。所用公式有： 有功功率 P=KP 无功功率 Q= Ptan 视在功率 S= =计算电流 I= 计算步骤：1.铸造车间：动力：P=KP =90 Q= Ptan= 119.7 S= = 138.5 2.1照明：P=KP =3.5 Q= Ptan= 0 S= =3.5 5.32.锻压车间：动力： P=KP =40 Q=

14、 Ptan=53.2 S= = 66.7 101.4照明：P=KP =3.5 Q= Ptan=0 S= =3.5 5.33.金工车间：动力： P=KP =40 Q= Ptan=53.2 S= = 66.7 101.4照明：P=KP =3.5 Q= Ptan= 0 S= =3.5 5.34.工具车间：动力： P=KP =40 Q= Ptan=53.2 S= = 66.7 101.4照明：P=KP =3，5 Q= Ptan=0 S= =3.5 5.35.电镀车间：动力： P=KP =60 Q= Ptan=61.2 S= = 85.7 103.4照明：P=KP =3.5 Q= Ptan=0 S= =

15、3.5 5.36.热处理车间：动力： P=KP =40 Q= Ptan=40.8 S= =57.1 86.9照明：P=KP =3.5 Q= Ptan=0 S= =3.5 5.37.装配车间：动力： P=KP =30 Q= Ptan=30.6 S= =42.9 65.2照明：P=KP =3.5 Q= Ptan= 0 S= =3.5 5.38.机修车间：动力： P=KP =20 Q= Ptan=26.6 S= = 33.3 50.7照明：P=KP =3.5 Q= Ptan= 0 S= =3.5 5.39.锅炉房：动力： P=KP =40 Q= Ptan= 53.2 S= =66.7 101.4照明

16、：P=KP =1.4 Q= Ptan= 0 S= =1.4 2.110.仓库：动力： P=KP =2 Q= Ptan= 2.7 S= =3.3 5.1照明：P=KP =0.7 Q= Ptan=0 S= =0.7 1.1（二）负荷计算结果 见表2.1表2.1 某机械厂负荷计算表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tanPQSI1铸造车间动力3000.30.651.3390119.7138.50.21KA照明50.71.003.503.55.3A小计305-93.5119.7142215.32锻压车间动力2000.20.601.334053.266.7101.4A照明50.71.

17、003.503.55.3A小计205-43.553.270.2106.73金工车间动力2000.20.601.334053.2667101.4A照明50.71.003.503.55.3A小计205-43.553.270.2106.74工具车间动力2000.20.601.334053.266.7101.4A照明50.71.003.503.55.3A小计205-43.553.270.2106.75电镀车间动力1500.40.701.026061.285.7103.4A照明50.71.003.503.55.3A小计155-63.561.289.2108.76热处理车间动力1000.40.701.02

18、4040.857.186.9A照明50.71.003.503.55.3A小计105-43.540.860.692.27装配车间动力1000.30.701.023030.642.965.2A照明50.71.003.503.55.3A小计105-33.530.646.470.58机修车间动力1000.20.601.332026.633.350.7A照明50.71.003.503.55.3A小计105-23.526.636.8569锅炉房动力1000.40.601.334053.266.7101.4A照明20.71.001.401.42.1A小计102-41.453.268.1103.510仓库动力

19、100.20.601.3322.73.35.1A照明10.71.000.700.71.1A小计11-2.72.746.2生活区照明2000.61.001201200.18总计动力1460552.1494.4- 照明243总计0.74441.7420.2596.9907补偿后低压高压0.96441.7446140147463470703A27A（三）无功补偿容量在工厂总配电所的10KV进线侧计量，工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9，,因此在配电所二次侧进行高压无功集中补偿，进线侧补偿后的功率因数由0.74提高到0.96，要想达到0.95需取=0.96。二次侧需装设的并联电容器容量为：=441.

20、7(0.740.96 )KVar280Kvar三、变电所位置和型式的选择（一）配电所所址选择的一般原则1、尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。2、进出线方便，特别是要便于架空进出线。3、接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。4、设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。5、不因设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时， 应有防震和隔热的措施。6、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7、不应设在厕所、浴室和其他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环境的正下方或正上方

21、，且不应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，应符合现行国家标准GB50058-1992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。（二）变电所位置和形式的选择变电所的位置i应尽量接近负荷中心。工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定，计算公式为：X=P1X1+P2X2+P3X3+/P1+P2+P3+=5.2Y=P1Y1+P2Y2+P3Y3+/P1+P2+P3+=3.1通过计算工厂的负荷中心在锅炉房地西方。考虑到周围环境和进出线方便，决定在电镀车间的西侧紧靠锅炉房建造变电所。四、变电所主变压器台数和容量、类型的选择（一）方案选

22、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、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。3、610KV固定式配电装置的进线侧，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。4、采用610 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。5、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。（二）变电所主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：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情

23、况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。（三）变电所主变压器容量选择装设一台变压器470又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为），所选变压器的实际容量：也满足使用要求，同时又考虑到未来510年的负荷发展，初步取=600 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-600/10 五、变电所主结线方案的设计（一）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

24、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。(6).610KV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610 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

25、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。（二）主结线方案选择降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。(1)一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路。(2) 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的降压变电所主电路。(3)一、二次侧均采用单

26、母线分段的降压变电所主电路图这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的降压变电所(4)一、二次侧均采用双母线的降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。方案：高、低压侧

27、均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行

28、检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案。六、短路电流的计算工厂供电系统要求正常的不间断的对负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。然而由于各种原因也难免出现故障，而使系统正常运行遭到破坏。系统中最常见的故障就是短路。短路就是不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的电阻性短路。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。（一）采用标幺制法进行短路计算本

29、厂的供电系统简图如图（一）所示。采用两路电源供线，一路为距本厂7km的馈电变电站经LGJ-120架空线（系统按电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为350MVA；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压6kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。（图一）（二）下面采用标么制法进行短路电流计算。1、 确定基准值：取，Uc1=6.2kV,所以：I=9.3kA, I=144kA2、计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1) 电力系统的电抗标么值： X=0.292) 架空线路的电抗标么值：查手册得X0=0.37/km，因

30、此：X=0.37(/km)*7km*=6.7 3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此：可绘得短路等效电路图如图6.2所示。图6.23、计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标么值： X= X+X=6.992) 三相短路电流周期分量有效值： I=2.22kA3) 其他三相短路电流： I=I= I=2.22kAi=2.55 I=5.66kAI=1.51 I=3.35kA三相短路容量：S=14.3MVA4、计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标么值：S= X+ X+ X=12.992) 三相短路电流周期分量有效值：

31、 I=11.1kA 3) 其他三相短路电流：I=I= I=11.1kAi=1.84 I=20.4 kAI=1.09I=12.1kA三相短路容量：S=7.7 MVA七、变电所一次设备的选择与校验（一）6KV侧一次设备的选择校验 如表7.1表7.1 6KV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稳定度热稳定度其他装置地点条件参数UNiI*t数据10kV27A2.22kA3.35kA8.3一次设备型号规格额定参数UNINimaxt高压少油断路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA512高压隔离开关GN6/8-10/20010KV200A25.5KA500高压熔断器RN2

32、-1010KV0.5A50KA电压互感器JDJ-1010/0.1KV电流互感器LQJ-1010KV100/5A31.8A81二次负荷0.6避雷器FS4-1010KV户外隔离开关GW4-12/40012KV400A25KA500所选一次设备均满足要求。（二）380V侧一次设备的选择校验 如表7.2表7.2 380V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稳定度热稳定度其它装置地点条件参数UNiI*t数据380V703A11.1kA20.4kA492一次设备型号规格额定参数UNINimaxt低压断路器DW15-1000/3D380V1000A30kA低压断路器DZ20-630380V63

33、0A30kA低压刀开关HD13-1500/30380V1000A电流互感器LMZJ1-0.5500V1000/5A电流互感器LMZJ-0.5500V100/5A160/5A所选一次设备均满足要求。八、变电所进出线的选择与校验为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。（一）、高压线路导线的选择架空进线后接

34、了一段粘性油浸纸电力电缆YJL-350做引入线（直埋）高压侧计算电流所选电缆的允许载流量满足发热条件。（二）、低压线路导线的选择结合负荷计算，可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为：电镀车间：VV22-1KV-3120+170 两根并联； I=2072=414A244A铸造车间：VV22-1KV-3240+1120 I=310A201A锅炉房：VV22-1KV-3120+170 I=207A67A锻压车间：VV22-1KV-3150+195 两根并联 I=474A251A 金工车间：VV22-1KV-3185+195 I=264A194A 工具车间：VV22-1KV-3150+195 两根

35、并联 I=474A280A热处理车间：VV22-1KV-3150+195 I=237A176A 装配车间：VV22-1KV-370+150 I=152A122A 机修车间：VV22-1KV-350+135 I=129A78A 仓库：VV22-1KV-325+116 I=87A16.2A 生活区：VV22-1KV-3185+195 两根并联 I=2642=528A413A另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BV型号。九、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定（一）二次回路方案选择1、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。蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，

36、并且有爆炸危险；由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。 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。2、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。(二)变配电站的保护装置1、主变压器的继电保护装置（1）装设瓦斯保护 当变压器油箱内部产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号;当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作于跳闸。（2）装设反时限过电流保护 采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。

37、过流保护动作电流的整定公式为 I=KK I/ KK 通过计算整定电流为9.5A。因此过流保护动作电流I整定为10A。过电流保护动作时间的整定 由于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可整定为最短的0.5S.过电流保护灵敏系数的校验 由公式 S= I/ I=3.411.5 所以满足灵敏系数1.5的要求。（3）装设电流速断保护 利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。 速断电流的整定为K= I/ I=5.5 电流速断保护灵敏系数的检验 S=1.551.5 因此这里的电流速断保护满足要求。2、作为备用电源的高压联络线的继电保护装置（1）装设反时限过电流保护 采用GL15型感应式

38、过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。过流保护动作电流的整定公式为 I=KK I/ KK 通过计算整定电流为6.3A。因此过流保护动作电流I整定为7A。过电流保护动作时间的整定 由于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可整定为最短的0.5S.（2）装设电流速断保护 利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。3、变电所低压侧的保护装置（1）低压总开关采用DW15-1500/3型低压断路器，三相均装过流脱扣器。（2）低压侧所有的出线上均装设DZ20型低压断路器控制，其过流脱扣器可实现对线路短路故障的保护。十、防雷保护和接地装置的设计（一） 防雷设备和措施防雷的

39、设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，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缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。防雷措施为：（1）架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装

40、设。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。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。（2）提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 由于310KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。（4）装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧

41、即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。变配电所的防雷措施（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此

42、要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。（二）接地与接地装置电气设备的某部分与

43、大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。十一、总结我做的是九钢机械厂降压变电所的电气

44、设计.通过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，像低压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理到最后完成整个设计等。这次设计使我对降压配电系统及车间变电所系统新的认识，通过本次设计，所学到了很多以前在课堂上没有学到的内容。在设计过程中，学到了以下几个方面：（1）知识系统化能力得到提高。设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。（2）计算和微机应用能力得到提高。通过本次锻炼，

45、使自己计算准确度有了进步，对AUTOCAD、WORD等软件更加熟练了。（3）自学能力提高。此次设计过程中虽然遇到了很多的困难，但我持着敢于面对困难的精神在王老师的指导下最终还是挺过来了！在此我要特别感谢王老师对我无言的帮助！总而言之，此次课程设计的完成带给我了很大的收获，为以后的学习和工作打下了扎实的基础。不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们非常看重这次课程设计。附录I变电所主结线图参考书目：1 刘介才.供配电技术 M. 2版 北京：机械工业出版社，2005.2 苏文成.工厂供电 M. 2版 北京：机械工业出版社，1990.3 李宗纲，等. 工厂供电设计 M. 长春： 吉林科学技术出版社，19854 电气制图国家标准汇编 S. 北京计划出版社， 20015 电气标准规范汇编 S. 北京：中国计划出版社，2006.6 机械工厂电力设计规范 (JBJ6-1996) S. 北京：机械工业出版社，1997.7 刘介才. 供电设计中若干问题的探讨 D. 四川省电工技术学会优秀论文集 1990.8 工厂供电 刘介才编9 电气设备手册10 煤矿电工手册（四分册下）11 电力工程手册12 供电技术 王崇林等编13 供配电技术 居荣等编14 常用供配电设备选型手册.第三分册：高压电器15 常用供配电设备选型手册.第四分册：高压成套开关设备