工厂供电课程设计示例样本.doc

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工厂供电课程设计示例
一、 设计任务书( 示例)
( 一) 设计题目
X X机械厂降压变电所的电气设计
( 二) 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。
( 三) 设计依据
1、 工厂总平面图, 如图11-3所示

2、 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制, 年最大负荷利用小时为 4600 h , 日最大负荷持续时间为6 h 。该厂除铸造车间、 电镀车间和锅炉房属于二级负荷外, 其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相, 额定电压为380伏。电气照明及家用电器均为单相, 额定电压为220伏。本厂的负荷统计资料如表11-3所示。
表11-3 工厂负荷统计资料( 示例)
厂房编号
厂房名称
负荷
类别
设备容量
(KW)
需要系数
Kd
功率因数
cosφ
P30
(KW)
Q30
(Kvar)
S30
(KVA)
I30
(A)
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7

照明
6
0.8
1.0

2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65

照明
8
0.7
1.0

7
金工车间
动力
400
0.2
0.65

照明
10
0.8
1.0

6
工具车间
动力
360
0.3
0.6

照明
7
0.9
1.0

4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8

照明
5
0.8
1.0

3
热处理
车间
动力
150
0.6
0.8

照明
5
0.8
1.0

9
装配车间
动力
180
0.3
0.70

照明
6
0.8
1.0

10
机修车间
动力
160
0.2
0.65

照明
4
0.8
1.0

8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8

照明
1
0.8
1.0

5
仓库
动力
20
0.4
0.8

照明
1
0.8
1.0

11
生活区
照明
350
0.7
0.9

合计

3、 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定, 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。该干线的导线型号为 LGJ-150 , 导线为等边三角形排列, 线距为 2 m; 干线首端( 即电力系统的馈电变电站) 距离本厂约8 km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500 MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护, 定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7 s。为满足工厂二级负荷的要求, 可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80 km, 电缆线路总长度为 25 km 。

4、 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 38°C, 年平均气温为 23°C, 年最低气温为 -8°C, 年最热月平均最高气温为 33°C, 年最热月平均气温为 26 °C, 年最热月地下0.8m处平均温度为 25°C, 当地主导风向为 东北风, 年雷暴日数为 20 。

5、 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 500 m, 地层土质以 砂粘土为主, 地下水位为 2 m。

6、 电费制度 本厂与当地供电部门达成协议, 在工厂变电所的高压侧计量电能, 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 18元/KVA, 动力电费为 0.2 元/KW·h., 照明( 含家电) 电费为 0.5 元/KW·h.。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9 。另外, 电力用户需按新装变压器容量计算, 一次性地向供电部门交纳供电贴费: 6~10KV为800元/KVA。

( 四) 设计任务
1、 设计说明书 需包括:
1) 前言
2) 目录
3) 负荷计算和无功补偿
4) 变电所位置和型式的选择
5) 变电所主变压器台数、 容量与类型的选择
6) 变电所主接线方案的设计
7) 短路电流的计算
8) 变电所一次设备的选择与校验
9) 变电所进出线的选择与校验
10) 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定
11) 防雷保护和接地装置的设计
12) 附录——参考文献

2、 设计图纸 需包括
1) 变电所主接线图1张( A2图纸) 。
2) 变电所平、 剖面图1张( A2图纸) *。
3) 其它, 如某些二次回路接线图等*。
注: 标*号者为课程设计时间为两周增加的设计图纸。

(五)设计时间
自 年 月 日至 年 月 日( 2周)

二、 设计说明书 ( 示例)
前言( 略)
目录( 略)
（一） 负荷计算和无功补偿
1、 负荷计算 各厂房和生活区的负荷计算如表11-4所示。
表11-4 X X机械厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量
Pe/(KW)
Kd
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/(KW)
Q30/(Kvar)
S30/(KVA)
I30/(A)
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
1.02
90
91.8
—
—
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
—
—
小计
306
—

94.8
91.8
132
201
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
1.17
105
123
—
—
照明
8
0.7
1.0
0
5.6
0
—
—
小计
358
—

110.6
123
165
251
3
热处理
车间
动力
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
—
—
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
—
—
小计
155
—

94
67.5
116
176
4
电镀车间
动力
250
0.5

0.75
125
93.8
—
—
照明
5
0.8

0
4
0
—
—
小计
255
—

129
93.8
160
244
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
0.75
8
6
—
—
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
—
—
小计
21
—

8.8
6
10.7
16.2
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
1.33
108
144
—
—
照明
7
0.9
1.0
0
6.3
0
—
—
小计
367
—

114.3
144
184
280
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
1.17
80
93.6
—
—
照明
10
0.8
1.0
0
8
0
—
—
小计
410
—

88
93.6
128
194
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
0.75
35
26.3
—
—
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
—
—
小计
51
—

35.8
26.3
44.4
67
9
装配车间
动力
180
0.3
0.70
1.02
54
55.1
—
—
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
—
—
小计
186
—

58.8
55.1
80.6
122
10
机修车间
动力
160
0.2
0.65
1.17
32
37.4
—
—
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
—
—
小计
164
—

35.2
37.4
51.4
78
11
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272
413

总计
( 380V侧)

动力
2220

1015.3
856.1
—
—
照明
403
K∑p =0.8
计入
K∑q =0.85
0.75

812.2
727.6
1090
1656

2、 无功功率补偿 由表11-4可知, 该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有
0.75．而供电部门要求该厂10KV侧最大负荷时的功率因数不应低于 0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗, 因此380V侧最大负荷时的功率因数应稍大于0.9, 暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
Q C =P30(tanφ1-tanφ2)=812.2[tan(arccos0.75)- tan(arccos0.92)] kvar=370 kvar
参照图2-6, 选PGJ1型低压自动补偿屏*, 并联的日期为BW0.4-14-3型,采用其方案1( 主屏) 1台与方案3( 辅屏) 4台相组合, 总容量84 kvar×5=420 kvar。因此, 无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表11-5所示。[注: 补偿屏*型式甚多, 有资料的话, 能够选择其它型式]
表11-5 无功补偿后工厂的计算负荷
项 目
cosφ
计算负荷
P30/(KW)
Q30/(Kvar)
S30/(KVA)
I30/(A)
380V侧补偿前负荷
0.75
812.2
727.6
1090
1656
380V侧无功补偿容量

- 420

380V侧补偿后负荷
0.935
812.2
307.6
868.5
1320
主变压器功率损耗

0.015s30=13
0.06 s30=52

10KV侧负荷总计
0.92
825.2
359.6
900
52
(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, 计算公式为式( 3-2) 和式( 3-3) 。限于本书篇幅, 计算过程从略。( 说明, 学生设计, 不能”从略”, 下同。)
( 3-2)
( 3-3)
由计算结果可知, 工厂的负荷中心在5号厂房( 仓库) 的东南角( 参看图11-3) 。考虑到周围环境及进出线方便, 决定在5号厂房( 仓库) 的东侧紧靠厂房建造工厂变电所, 其型式为附设式。
( 三) 变电所主变压器及主接线方案的选择
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, 工厂变电所的主
变压器考虑有下列两种可供选择的方案:
( 1) 装设一台主变压器 型号采用S9型, 而容量根据式( 3-4) , 选SNT=1000kVA＞S30=900kVA, 即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源, 考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
( 2) 装设两台主变压器 型号亦采用S9型, 而每台变压器容量按式( 3-5) 和式( 3-6) 选择, 即

且
因此选两台S9-630/10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。
2、 变电所主接线方案的选择 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11-5所示( 低压侧主接线从略) 。
( 2) 装设两台主变压器的主接线方案 如图11-6所示( 低压侧主接线从略) 。

图11-5 装设一台主变压器的主接线方案 ( 附高压柜列图)
图11-5 装设两台主变压器的主接线方案 ( 附高压柜列图)
3、 两种主接线方案的技术经济比较 如表11-6所示。
表11-6 两种主接线方案比较
比较项目
装设一台主变方案( 见图11-5)
装设两台主变方案( 见图11-6)
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, 电压损耗略小
灵活方便性
只一台主变, 灵活性稍差
由于两台主变, 灵活性较好
扩建适应性
稍差一些
更好一些
经
济
指
标
电力变压器的综合投资额
由表3-1查得S9-1000/10的单价约为15.1万元, 而由表4-1查得变压器综合投资约为其单价的2倍, 因此其综合投资约为2×15.1万元=30.2万元
由表3-1查得S9-630/10的单价约为10.5万元, 因此两台变压器的综合投资约为4×10.5万元=42万元, 比一台主变方案多投资11.8万元
高压开关柜( 含计量柜) 的综合投资额
由表4-10查得GG-1A(F)型柜每台4万元计, 而由表4-1知, 其综合投资可按设备单价的1.5倍计, 因此高压开关柜的综合投资约为4×1.5×4万元=24万元
本方案采用6台GG-1A(F)型柜, 其综合投资约为6×1.5×4万元=36万元, 比一台主变方案多投资2万元
电力变压器和高压开关柜的年运行费用
按表4-2规定计算, 主变的折旧费=30.2万元×0.05=1.51万元; 高压开关柜的折旧费=24万元×0.06=1.44万元;变配电设备的维修管理费用=( 30.2+24) 万元×0.06=3.25万元;因此, 主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用=( 1.51+1.44+3.25) 万元=6.2万元( 其余从略)
主变的折旧费=42万元×0.05=2.1万元; 高压开关柜的折旧费=36万元×0.06=2.16万元;变配电设备的维修管理费用=( 42+36) 万元×0.06=4.68万元;因此, 主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用=( 2.1+2.16+4.68) 万元=8.94万元, 比一台主变方案多耗资2.74万元
供电贴费
按主变容量每KVA900元计, 供电贴费=1000KVA×0.09万元/KVA=90万元
供电贴费=2×630KVA×0.09万元/KVA=113.4万元, 比一台主变方案多交23.4万元×
从上表能够看出, 按技术指标, 装设两台主变的主接线方案( 见图11-6) 略优于装设一台主变的主接线方案( 见图11-5) , 但按经济指标, 则装设一台主变的主接线方案优于装设两台主变的主接线方案, 因此决定采用装设一台主变的主接线方案( 见图11-5) 。( 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主接线方案。)
( 四) 短路电流的计算
1、 绘制计算电路 如图11-7所示

图11-7短路计算电路
2、 确定短路计算基准值,
设Sd=100MVA, Ud=Uc=1.05UN, 即高压侧Ud1=10.5KV, 低压侧Ud2=0.4KV, 则

3、 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值。
( 1) 电力系统 已知, 故

( 2) 架空线路 查表8-37得LGJ-150的 ,而线路长8km,故

( 3) 电力变压器 查表3-1 , 得UZ%=4.5, 故

因此, 短路计算等效电路图如图11-8所示。

图11-8 短路计算等效电路
4、 计算k-1点( 10.5KV侧) 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量:
( 1) 总电抗标幺值

( 2) 三相短路电流周期分量有效值

( 3) 其它短路电流

( 4) 三相短路容量

5、 计算k-2点( 0.4KV侧) 的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量:
( 1) 总电抗标幺值

( 2) 三相短路电流周期分量有效值

( 3) 其它短路电流

( 4) 三相短路容量

以上短路计算结果综合如表11-7所示。(说明: 工程设计说明书中可只列出短路计算结果。)
表11-7 短路计算
短路计算点
三相短路电流( KA)
三相短路容量( MVA)

K-1
1.96
1.96
1.96
5.0
2.96
35.7
K-2
19.7
19.7
19.7
36.2
21.5
13.7
( 五) 变电所一次设备的选择与校验
1、 10KV侧一次设备的选择校验 如表11-8所示.
表11-8 10KV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
UN
IN

数据
10KV
57.7A
(I1N·T)
1.96KA
5.0KA
1.962×1.9=7.3

一次设备型号规格
额定参数
UN·E
IN·E
IOC
imax
I2t·t

高压少油断路器SN10-10Ⅰ/630
10 KV
630A
16KA
40KA
162×2=512

高压隔离开关GN
10 KV
200A
－
25.5KA
102×5=500

高压熔断器RN2-10
10 KV
0.5A
50KA
－
－

电压互感器JDJ-10
10 /0.1KV
－
－
－
－

电压互感器JDZJ-10
KV
－
－
－
－

电流互感器LQJ-10
10 KV
100/5A
－
225××0.1=31.8
(90×0.1)2×1=81
二次负荷
0.6Ω
避雷器FS4-10
10 KV
－
－

户外隔离开关GW4-12/400
12 KV
400A
－
25KA
102×5=500

表11-8所选一次设备均满足要求。
2、 380V侧一次设备的选择校验, 如表11-9所示。
表11-9 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
装置地点条件
参数
UN
I30

数据
380V
总1320A
19.7KA
36.2KA
19.72×0.7=272
一次设备型号规格
额定参数
UN·E
IN·E
IOC
imax
I2t·t
低压断路器DW15-1500/3D
380V
1500A
40KA
－
－
低压断路器DZ20-630
380V
630A
(大于I30)
30KA
(一般)
－
－
低压断路器DZ20-200
380V
200A
(大于I30)
25KA
(一般)
－
－
低压刀开关
HD13-1500/30
380KV
1500A
－
－
－
电流互感器LMZJ1-0.5
500V
1500/5A
－
－
－
电流互感器LMZ1-0.5
500V
100/5A
160/5A
－
－
－
表11-9所选一次设备均满足要求。
3、 高低压母线的选择 参照表5-28, 10KV母线选LMY-3(40×4), 即母线尺寸为40mm×4mm; 380V母线选LMY-3(120×10)+80×6, 即母线尺寸为120mm×10mm, 而中性线尺寸为80mm×6mm。.
(六) 变电所进出线及与邻近单位联络线的选择
1、 10KV高压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I30=I1N.T=57.7A及室外环境温度33℃, 查表8-36初选LJ-16, 其35℃时的Ial=93.5A≥I30, 满足发热条件。
2) 校验机械强度 查表8-34, 最小允许截面Amin=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。
由于此线路很短, 因此不需要校验电压损耗。
( 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I30=I1N.T=57.7A及土壤温度25℃, 查表8-44, 初选缆芯截面为25mm2的交联电缆, 其Ial=90A＞I30, 满足发热条件。
2) 校验短路热稳定度 按式( 5-41) 计算满足短路热稳定度的最小截面
Amin==1960×mm2 = 22 mm2＜ A = 25 mm2
式中C值由表5-13差得; 按终端变电所保护动作时间0.5s, 加断路器断路时间0.2s, 再加0.05s计, 故 = 0.75s。
因此YJL22-10000-3×25电缆满足短路热稳定条件。
2、 380V低压出线的选择
( 1) 馈电给1号厂房( 铸造车间) 的线路 采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。
1) 按发热条件选择 由I30=210A及地下0.8m土壤温度为25℃, 查表8-43初选缆芯截面120mm2, 其Ial=212A＞I30, 满足发热条件。
2) 校验电压损耗 由图11-3所示工厂平面图量得变电所至1号厂房的距离约为100m, 而由表8-42查得1200mm2的铝芯电缆的R0=0.31Ω/km( 按缆芯工作温度75℃计) , X0=0.07Ω/km, 又1号厂房的P30=94.8 kw, Q30=91.8 kar, 因此按式( 8-14) 得:

<
故满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 按式( 5-41) 计算满足短路热稳定度的最小截面
Amin==19700×mm2 = 224 mm2
由于前面按发热条件所选120 mm2的缆芯截面小于Amin, 不满足短路热稳定要求, 故改选缆芯截面为240 mm2的电缆, 即选VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆, 中性线芯按不小于相线芯一半选择, 下同。
( 2) 馈电给2号厂房( 锻压车间) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 3) 馈电给3号厂房( 热处理车间) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 4) 馈电给4号厂房( 电镀车间) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 5) 馈电给5号厂房( 仓库) 的线路 由于仓库就在变电所旁边, 而且共一建筑物, 因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV-1000型( 见表8-30) 5根( 包括3根相线、 1根N线、 1根PE线) 穿硬塑料管埋地敷设。
1) 按发热条件选择 由I30=16.2A及环境温度( 年最热月平均气温) 为26℃, 查表8-41, 相线截面初选4mm2, 其Ial≈19A＞I30, 满足发热条件。
按规定, N线和PE线截面也都选4mm2, 与相线截面相同。即选BLV-1000-1×4mm2塑料导线5根穿内径25mm的硬塑料管埋地敷设。
2) 校验机械强度 查表8-35, 最小允许截面Amin=2.5mm2, 因此上面所选4mm2的导线满足机械强度要求。
3) 校验电压损耗 所选穿管线, 估计长50m, 而由查表8-39查得R0=8.55Ω/km, X0=0.119Ω/km, 又仓库的P30=8.8 kw, Q30=6kar, 因此:

<
故满足允许电压损耗的要求。
( 6) 馈电给6号厂房( 工具车间) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 7) 馈电给7号厂房( 金工车间) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 8) 馈电给8号厂房( 锅炉房) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 9) 馈电给9号厂房( 装配车间) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 10) 馈电给10号厂房( 机修车间) 的线路 亦采用VLV22-1000-3×240+1×120的四芯聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直埋敷设。( 方法同上, 从略) 。
( 11) 馈电给11号( 生活区) 的线路 采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。
1) 按发热条件选择 由I30=413A及室外环境温度为33℃, 查表8-40, 初选BLX-1000-1×240, 其Ial≈455A＞I30, 满足发热条件。
2) 校验机械强度 查表8-35, 最小允许截面Amin=10mm2, 因此BLX-1000-1×240的导线满足机械强度要求。
3) 校验电压损耗 由图11-3所示工厂平面图量得变电所至11号生活区负荷中心的距离约为200m, 而由表8-36查得其阻抗值与BLX-1000-1×240近似等值的LJ-240D的阻抗R0=0.14Ω/km, X0=0.30Ω/km( 按线间几何平均距0.8m计) , 又生活区的P30=245 kw, Q30=117.6 kar, 因此

>
不满足允许电压损耗的要求。为确保生活用电( 照明, 家电) 的电压质量, 决定采用四回BLX-1000-1×120的三相架空线路对生活区供电。PEN线采用BLX-1000-1×70橡皮绝缘线。重新校验电压损耗, 完全合格( 此略) 。
3、 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335.1KVA, I30=335.1/=19.3A而最热月土壤平均温度为25℃, 查表8-44, 初选缆芯截面为25mm2的交联聚乙烯铝芯电缆, ( 该型电缆最小芯线截面为25 mm2) 其Ial=90A＞I30, 满足发热条件。
( 2) 校验电压损耗 由表8-42查得缆芯截面为25mm2铝芯电缆的R0=1.54Ω/km( 按缆芯工作温度80℃计) , X0=0.12Ω/km, 又二级负荷的P30=259.5 kw, Q30=211.9 kar, 线路长度按2km计, 因此

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满足允许电压损耗的要求。
3) 短路热稳定度校验 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交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位10KV的短路数据不详, 因此该联络线的短路热稳定校验无法进行, 只有暂缺。
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11-10所示。
表11-10 变电所进出线和联络线的型号规格
线路名称
导线和电缆的型号规格
10KV电源进线
LJ-35铝绞线( 三相三线架空)
主变引入电缆
YJL22-10000-3×25交联电缆( 直埋)
380V低压出线
至1号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至2号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至3号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至4号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至5号厂房
BLV-1000-1×4铝芯塑料线5根穿内径25mm的硬塑料管
至6号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至7号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至8号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至9号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至10号厂房
VLV22-1000-3×240+1×120四芯塑料电缆( 直埋)
至11号生活区
四回路每回路3×BLX-1000-1×120+1×BLX-1000-1×70橡皮线
( 三相四线架空)
与邻近单位10KV联络线
YJL22-10000-3×25交联电缆( 直埋)

( 七) 变电所二次回路方案的现在与继电保护的整定
1、 高压断路器的操作机构控制与信号回路
断路器采用弹簧储能操作机构, 其控制和信号回路如图6-13所示。可实现一次重合闸。
2、 变电所的电能计量回路
变电所高压侧装设专用电能计量柜, 其上装有三相有功电能表和无功电能表, 分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能。并据以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由有关供电部门加封和管理。
3、 变电所的测量和绝缘监察回路
变电所高压侧装有电压互感器-避雷器柜, 其中电压互感器为3个JDZJ-10型, 组成(开口三角形)的接线, 用以实现电压测量和绝缘监视。其接线如图6-8所示。
作为备用电源的高压联络线上, 装有三相有功电能表、 三相无功电能表和电流表, 其接线如图6-9所示。高压进线上, 也装有电流表。
低压侧的动力出线上, 均装有有功电能表和无功电能表。低压照明线路上, 三相四线有功电能表。低压并联电容器组线路上, 装有无功电能表。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度等级按规范要求。
4、 变电所的保护装置
( 1) 主变压器的继电保护装置
1) 装设瓦斯保护 当变压器油箱内部故障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。
①过电流保护动作电流的整定 利用式( 6-2) , 式中, IL．max= 2I1N．T= 2×1000KVA/=2×57.7A=115A, Krel=1.3, Kre=0.8 , Ki=100A/5A=20 , 因此, 动作电流为

因此, 过电流保护动作电流Iop整定为10A。( 注意: GL15型感应式过电流继电器动作电流只能2~10A, 且为整数)
②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, 故其过电流保护动作时间( 10倍动作电流动作时间) 可整定为最短的0.5S。
③过电流保护灵敏系数的检验 利用式( 6-4) , 式中,
IK．min= I( 2) K-2/KT= 0.866 I( 3) K-2/KT=0.866×19.7KA/=0.682KA, IOP.1 = IOP Ki / KW =10A×20/1=200A
因此, 其保护灵敏系数为

满足规定的灵敏系数1.5的要求。
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。
①速断电流的整定 利用式( 6-5) , 式中, IK．max= I( 3) K-2=19.7KA, Krel=1.4, KW=1 , Ki=100A/5A=20 , KT=10KV/0.4KV=25 , 因此, 速断电流为

速断电流倍数整定为

( 注意: Kqb可不为整数, 但必须在2~8之间。)
②电流速断保护灵敏系数的检验 利用式( 6-6) , 式中,
IK．min= I( 2) K-1= 0.866 I( 3) K-1=0.866×1.96KA=1.7KA, Iqb..1 = Iqb Ki / KW =55A×20/1=1100A 因此, 其保护灵敏系数为

从表6-1可知, 按GB50062-1992规定, 电流保护( 含电流速断保护) 的最小灵敏系数为1.5, 因此, 满足规定的灵敏系数的要求。
( 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 亦采用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。
①过电流保护动作电流的整定 利用式( 6-2) , 式中, IL．max= 2I30
I30==19.4A, Krel=1.3, KW=1 , Kre=0.8 , 因此, 动作电流为

因此, 过电流保护动作电流Iop整定为7A。
②过电流保护动作时间的整定 按终端保护考虑, 动作时间整定为0.5S。
③过电流保护灵敏系数 因为数据资料不全, 暂缺。
2) 装设电流速断保护 亦利用GL15型继电器的电流速断装置来实现。但因数据资料不全, 其整定计算亦暂缺。
( 3) 变电所低压侧的保护装置
1) 低压总开关采用DW15-15000/3型低压断路器, 三相均装设过流脱扣器, 既可实现对低压侧相间短路和过负荷的保护, 又可实现对低压单相接地短路的保护。脱扣器动作电流的整定可参看文献[2]、 [3]或其它手册, 限于篇幅, 此略。
2) 低压侧所有出线上均装设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。限于篇幅, 整定计算略。

( 八) 变电所的防雷保护与接地装置的设计

1、 变电所的防雷保护
( 1) 直击雷防护 在变电所的屋顶装设避雷针或避雷带, 而且引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。避雷针采用直径20mm的镀锌圆钢, 避雷带采用25mm×4mm的镀锌扁钢。
( 2) 雷电侵入波的防护
1) 在10KV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷器。其引下线采用25mm×4mm的镀锌扁钢, 下面与公共接地网焊接相连, 上面与避雷器接地端螺栓连接。
2) 在10KV高压配电室内装设GG-1A( F) -54型高压开关柜, 其中配有FS4-10型阀式避雷器, 靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来雷电侵入波的危害。
3) 在380V低压架空出线杆上, 装