機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計工廠供電課程設(shè)計課程設(shè)計機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計工廠供電課程設(shè)計通過本次設(shè)計，所學(xué)理論知識很好的運用到了實際的工程當(dāng)中，在具體的設(shè)計過程中，真正做到了學(xué)以致用，并使自己的實際工程能力得到了很大的提高，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。一知識系統(tǒng)化能力得到提高設(shè)計過程中運用了很多的知識，因此如何將知識系統(tǒng)化就成了關(guān)鍵。如本設(shè)計中用到了工廠供電的絕大多數(shù)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計方案，因此在設(shè)計過程中側(cè)重了知識系統(tǒng)化能力的培養(yǎng)，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了很好的理論基礎(chǔ)。二計算和微機(jī)應(yīng)用能力得到提高通過本次鍛煉，使自己計算準(zhǔn)確度有了進(jìn)步；繪圖方面，熟練了對AUTOCAD、天正電氣、WORD等軟件的掌握。三自學(xué)能力提高此次設(shè)計過程中遇到了很多的困難，為了解決問題，激發(fā)了對獲取知識的尋求，自學(xué)能力得到提高?？傊舜握n程設(shè)計的完成帶給我了很大的收獲，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了扎實的基礎(chǔ)。十、附錄參考文獻(xiàn)1工廠供電2005年7月第4版機(jī)械工業(yè)出版社劉介才編2中小型變電所實用設(shè)計手冊2000年5月第1版中國水利水電出版社雷振山編3實用供配電技術(shù)手冊2002年1月第一版中國水利水電出版社劉介才編4常用供配電設(shè)備選型手冊1998年2月第一版煤炭工業(yè)出版社王子午徐澤植編510KV及以下供配電設(shè)計與安裝圖集中冊2002年1月第一版煤炭工業(yè)出版社王子午陳昌編6工廠常用電氣設(shè)備手冊下冊補充本（一），（二）2003年二月第一版中國電力出版社7建筑工程常用材料設(shè)備產(chǎn)品大全1992年10月第一版中國建筑工業(yè)出版社8工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊第二版1994年12月第一版中國電力出版社9現(xiàn)代建筑電氣設(shè)計實用指南2000年1月第一版中國水利水電出版社10建筑電氣設(shè)計與施工2000年9月第一版中國建筑工業(yè)出版社十一、附圖附圖一廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖（A4）；附圖二變電所平面布置圖（A4）；附圖三變電所高壓電氣主接線圖（A3）；附圖四變電所低壓電氣主接線圖（A3）。前言2一、負(fù)荷計算和無功功率計算及補償3二、變電所位置和形式的選擇6三、變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇7四、短路電流的計算8五、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗10六、變電所高、低壓線路的選擇13七、變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定15八、防雷和接地裝置的確定18九、心得和體會19十、附錄參考文獻(xiàn)20十一、附圖964機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計工廠供電課程設(shè)計課程設(shè)計是教學(xué)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，通過課程設(shè)計可以鞏固本課程理論知識，掌握供配電設(shè)計的基本方法，通過解決各種實際問題，培養(yǎng)獨立分析和解決實際工程技術(shù)問題的能力，同時對電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在計算、繪圖、設(shè)計說明書等方面得到訓(xùn)練，為今后的工作奠定基礎(chǔ)。本設(shè)計可分為九部分負(fù)荷計算和無功功率計算及補償；變電所位置和形式的選擇；變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇；短路電流的計算；變電所一次設(shè)備的選擇與校驗；變電所高、低壓線路的選擇；變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定；防雷和接地裝置的確定；心得和體會；附參考文獻(xiàn)。另外有設(shè)計圖紙4張（以附圖的形式給出），分別是附圖一廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖；附圖二變電所平面布置圖；附圖三變電所高壓電氣主接線圖；附圖四變電所低壓電氣主接線圖。由于設(shè)計者知識掌握的深度和廣度有限，本設(shè)計尚有不完善的地方，敬請老師、同學(xué)批評指正一負(fù)荷計算和無功功率計算及補償泰山機(jī)械廠負(fù)荷統(tǒng)計資料廠房編號用電單位名稱負(fù)荷性質(zhì)設(shè)備容量/KW需要系數(shù)功率因數(shù)1倉庫動力88025117065照明2080102鑄造車間動力338035102070照明10080103鍛壓車間動力338025117065照明10080104金工車間動力338025133060照明10080105工具車間動力338025117065照明10080106電鍍車間動力338050088075照明10080107熱處理車間動力138050133060照明10080108裝配車間動力138035102070照明10080109機(jī)修車間動力138025117065照明50801010鍋爐房動力138050117065照明208010宿舍區(qū)照明40007010一負(fù)荷計算和無功功率計算在負(fù)荷計算時，采用需要系數(shù)法對各個車間進(jìn)行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。具體步驟如下。1倉庫動力部分，；照明部分，；2鑄造車間動力部分，照明部分，；3鍛壓車間動力部分，照明部分，；4金工車間動力部分，照明部分，；5工具車間動力部分，照明部分，；6電鍍車間動力部分，照明部分，；7熱處理車間動力部分照明部分，；8裝配車間動力部分，照明部分，；9機(jī)修車間動力部分照明部分，；10鍋爐房動力部分照明部分，；11宿舍區(qū)照明，。另外，所有車間的照明負(fù)荷取全廠的同時系數(shù)為，則全廠的計算負(fù)荷為二無功功率補償由以上計算可得變壓器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為這時低壓側(cè)的功率因數(shù)為為使高壓側(cè)的功率因數(shù)090，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)高于090，機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計工廠供電課程設(shè)計取。要使低壓側(cè)的功率因數(shù)由079提高到095，則低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為取480則補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為計算電流變壓器的功率損耗為變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為補償后的功率因數(shù)為滿足（大于090）的要求。三年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到年有功電能消耗量年無功電能耗電量結(jié)合本廠的情況，年負(fù)荷利用小時數(shù)為4800H，取年平均有功負(fù)荷系數(shù)，年平均無功負(fù)荷系數(shù)。由此可得本廠年有功耗電量；年無功耗電量。二變電所位置和形式的選擇由于本廠有二級重要負(fù)荷，考慮到對供電可靠性的要求，采用兩路進(jìn)線，一路經(jīng)10KV公共市電架空進(jìn)線（中間有電纜接入變電所）；一路引自鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。變電所的形式由用電負(fù)荷的狀況和周圍環(huán)境情況確定，根據(jù)變電所位置和形式的選擇規(guī)定及GB500531994的規(guī)定，結(jié)合本廠的實際情況，這里變電所采用單獨設(shè)立方式。其設(shè)立位置參見附圖一廠區(qū)供電線纜規(guī)劃圖。內(nèi)部布置形式參見附圖二變電所平面布置圖。三變電所主變壓器臺數(shù)和容量及主接線方案的選擇一變電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟(jì)運行進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器有大量一級或二級負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。二變電所主變壓器容量選擇。每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件1）任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足2）任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足，即滿足全部一、二級負(fù)荷需求。代入數(shù)據(jù)可得（0607）116903（7014281832）。又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實際容量也滿足使用要求，同時又考慮到未來510年的負(fù)荷發(fā)展，初步取1000?？紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號SC31000/10，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示變壓器型號額定容量/額定電壓/KV聯(lián)結(jié)組型號損耗/KW空載電流短路阻抗高壓低壓空載負(fù)載SC31000/10100010504DYN11245745136（附參考尺寸（MM）長1760寬1025高1655重量（KG）3410）（三）變電所主接線方案的選擇方案高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。方案單母線分段帶旁路。優(yōu)點具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案高壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。缺點在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經(jīng)濟(jì)性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數(shù)量多，接線復(fù)雜，它們的經(jīng)濟(jì)性能較差；采用方案一既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計選用方案。根據(jù)所選的接線方式，畫出主接線圖，參見附圖三變電所高壓電氣主接線圖。四短路電流的計算本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖（一）所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠6KM的饋電變電站經(jīng)LGJ185架空線（系統(tǒng)按電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計算本廠變電所高壓10KV母線上K1點短路和低壓380V母線上K2點短路的三相短路電流和短路容量。機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計工廠供電課程設(shè)計下面采用標(biāo)么制法進(jìn)行短路電流計算。一確定基準(zhǔn)值取，所以二計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值（忽略架空線至變電所的電纜電抗）1電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值2架空線路的電抗標(biāo)么值查手冊得，因此3）電力變壓器的電抗標(biāo)么值由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此可繪得短路等效電路圖如圖（二）所示。圖（二）三計算K1點的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1總電抗標(biāo)么值2三相短路電流周期分量有效值3其他三相短路電流4三相短路容量四計算K2點短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量1總電抗標(biāo)么值2三相短路電流周期分量有效值3其他三相短路電流4三相短路容量五變電所一次設(shè)備的選擇與校驗一變電所高壓一次設(shè)備的選擇根據(jù)機(jī)械廠所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用天津市長城電器有限公司生產(chǎn)的JYN210（Z）型戶內(nèi)移開式交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備。此高壓開關(guān)柜的型號JYN210/4ZTTA（說明4一次方案號；Z真空斷路器；T彈簧操動；TA干熱帶）。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本廠需求選取，具體設(shè)備見附圖三變電所高壓電氣主接線圖。初選設(shè)備高壓斷路器ZN2410/1250/20高壓熔斷器RN210/0550電流互感器LZZQB61005200/5電壓互感器JDZJ10接地開關(guān)JN310/25母線型號TMY3（504）；TMY3（8010）1（606）絕緣子型號ZA10Y抗彎強(qiáng)度375KN（戶內(nèi)支柱絕緣子）從高壓配電柜引出的10KV三芯電纜采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜，型號YJV350，無鋼鎧護(hù)套，纜芯最高工作溫度。二變電所高壓一次設(shè)備的校驗根據(jù)高壓一次設(shè)備的選擇校驗項目和條件，在據(jù)電壓、電流、斷流能力選擇設(shè)備的基礎(chǔ)上，對所選的高壓側(cè)設(shè)備進(jìn)行必需的動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定度校驗。設(shè)備的動穩(wěn)定校驗1高壓電器動穩(wěn)定度校驗校驗條件由以上短路電流計算得；。并查找所選設(shè)備的數(shù)據(jù)資料比較得高壓斷路器ZN2410/1250/2050KA，滿足條件；電流互感器LZZQB61005200/579KA，滿足條件；JN310/25接地開關(guān)63KA，滿足條件。2絕緣子動穩(wěn)定度校驗校驗條件母線采用平放在絕緣子上的方式，則（其中200MM；900MM）。所以滿足要求。3母線的動穩(wěn)定校驗校驗條件TMY母線材料的最大允許應(yīng)力140MPA。10KV母線的短路電流；三相短路時所受的最大電動力母線的彎曲力矩母線的截面系數(shù)母線在三相短路時的計算應(yīng)力可得，140MPA，滿足動穩(wěn)定性要求。高壓設(shè)備的熱穩(wěn)定性校驗1高壓電器熱穩(wěn)定性校驗校驗條件查閱產(chǎn)品資料高壓斷路器315KA,T4S；機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計工廠供電課程設(shè)計電流互感器445KA,T1S；接地開關(guān)25KA,T4S。取，將數(shù)據(jù)代入上式，經(jīng)計算以上電器均滿足熱穩(wěn)定性要求。2高壓母線熱穩(wěn)定性校驗校驗條件A查產(chǎn)品資料，得銅母線的C171，取。母線的截面A504200允許的最小截面從而，該母線滿足熱穩(wěn)定性要求。3高壓電纜的熱穩(wěn)定性校驗校驗條件A允許的最小截面所選電纜YJV350的截面A50從而，該電纜滿足熱穩(wěn)定性要求。三變電所低壓一次設(shè)備的選擇低壓側(cè)采用的也是天津長城電器有限公司生產(chǎn)的GGD2型低壓開關(guān)柜，所選擇的主要低壓一次設(shè)備參見附圖四變電所低壓電氣主接線圖。部分初選設(shè)備低壓斷路器NA1型智能萬能斷路器、TMS30型塑殼無飛弧智能斷路器低壓熔斷器NT系列電壓互感器JDZ1系列電流互感器LMZJ1、LMZ1系列母線型號TMY3（8010）1（606）絕緣子型號ZA6Y抗彎強(qiáng)度375KN（戶內(nèi)支柱絕緣子）另外，無功補償柜選用2個GCJ101型柜子，采用自動補償，滿足補償要求。四變電所低壓一次設(shè)備的校驗由于根據(jù)低壓一次設(shè)備的選擇校驗項目和條件進(jìn)行的低壓一次側(cè)設(shè)備選擇，不需再對熔斷器、刀開關(guān)、斷路器進(jìn)行校驗。關(guān)于低壓電流互感器、電壓互感器、電容器及母線、電纜、絕緣子等校驗項目與高壓側(cè)相應(yīng)電器相同，這里僅列出低壓母線的校驗380KV側(cè)母線上母線動穩(wěn)定性校驗校驗條件TMY母線材料的最大允許應(yīng)力140MPA。380KV母線的短路電流三相短路時所受的最大電動力為母線的彎曲力矩母線的截面系數(shù)母線在三相短路時的計算應(yīng)力可得，140MPA，滿足動穩(wěn)定性要求。380V側(cè)母線熱穩(wěn)定性校驗校驗條件A查產(chǎn)品資料，得銅母線的C171，取。母線的截面A8010800允許的最小截面從而，滿足熱穩(wěn)定性要求。六變電所高、低壓線路的選擇為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條件發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗一般10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。（一）高壓線路導(dǎo)線的選擇架空進(jìn)線后接了一段交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜YJV350做引入線（直埋），高壓主接線如附圖三所示。高壓側(cè)計算電流所選電纜的允許載流量滿足發(fā)熱條件。（二）低壓線路導(dǎo)線的選擇由于沒有設(shè)單獨的車間變電所，進(jìn)入各個車間的導(dǎo)線接線采用TNCS系統(tǒng)；從變電所到各個車間及宿舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用VV22型銅芯交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼帶鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，根據(jù)不同的車間負(fù)荷采用不同的截面。其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件1相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，；2中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足；3保護(hù)線（PE線）的截面選擇一、時，；二、時，三、時，4保護(hù)中性線（PEN）的選擇，?。∟線）與（PE）的最大截面。結(jié)合計算負(fù)荷，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為電鍍車間VV221KV3120170兩根并聯(lián)；鑄造車間VV221KV32401120鍋爐房VV221KV3120170鍛壓車間VV221KV3150195；金工車間VV221KV3185195工具車間VV221KV3150195機(jī)械廠10KV降壓變電所電氣設(shè)計工廠供電課程設(shè)計熱處理車間VV221KV3150195裝配車間VV221KV370150機(jī)修車間VV221KV350135倉庫VV221KV325116宿舍區(qū)VV221KV3185195兩根并聯(lián)；另外，送至各車間的照明線路采用銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線BV型號。七變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定（一）二次回路方案選擇1二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟(jì)性差。考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。2高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號回路。3電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置這里根據(jù)GBJ631990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視裝置。A10KV電源進(jìn)線上電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷電流，裝設(shè)電流表一只。B變電所每段母線上裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。C電力變壓器高壓側(cè)裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。D380V的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)各裝一只電流表。E低壓動力線路裝設(shè)電流表一只。4電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ARD）（機(jī)械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（APD）。（二）繼電保護(hù)的整定繼電保護(hù)要求具有選擇性，速動性，可靠性及靈敏性。由于本廠的高壓線路不很長，容量不很大，因此繼電保護(hù)裝置比較簡單。對線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時限的過電流保護(hù)和瞬時動作的電流速斷保護(hù)；對線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作于信號。繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護(hù)采用反時限過電流保護(hù)裝置。型號都采用GL25/10。其優(yōu)點是繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、速斷保護(hù)裝置；在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護(hù)。1變壓器繼電保護(hù)變電所內(nèi)裝有兩臺10/041000的變壓器。低壓母線側(cè)三相短路電流為，高壓側(cè)繼電保護(hù)用電流互感器的變比為200/5A，繼電器采用GL25/10型，接成兩相兩繼電器方式。下面整定該繼電器的動作電流，動作時限和速斷電流倍數(shù)。A過電流保護(hù)動作電流的整定，故其動作電流動作電流整定為9A。B過電流保護(hù)動作時限的整定由于此變電所為終端變電所，因此其過電流保護(hù)的10倍動作電流的動作時限整定為。C電流速斷保護(hù)速斷電流倍數(shù)整定取，故其速斷電流為因此速斷電流倍數(shù)整定為。2）10KV側(cè)繼電保護(hù)在此選用GL25/10型繼電器。由以上條件得計算數(shù)據(jù)變壓器一次側(cè)過電流保護(hù)的10倍動作時限整定為05S；過電流保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線；高壓側(cè)線路首端的三相短路電流為2614KA；變比為200/5A保護(hù)用電流互感器動作電流為9A。下面對高壓母線處的過電流保護(hù)裝置進(jìn)行整定。（高壓母線處繼電保護(hù)用電流互感器變比為200/5A）整定的動作電流取，故，根據(jù)GL25/10型繼電器的規(guī)格，動作電流整定為7A。整定的動作時限母線三相短路電流反映到中的電流對的動作電流的倍數(shù)，即由反時限過電流保護(hù)的動作時限的整定曲線確定的實際動作時間06S。的實際動作時間母線三相短路電流反映到中的電流對的動作電流的倍數(shù)，即所以由10倍動作電流的動作時限曲線查得的動作時限。3）038KV側(cè)低壓斷路器保護(hù)整定項目A瞬時過流脫扣器動作電流整定滿足對萬能斷路器