【正文】 III 2020 屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書 系：電氣與信息工程系 專業(yè)：電氣自動化技術 指導教師 曹志平 學生姓名 吳邦 課題名稱 XX 機械廠降壓變電所的二次回路設計 內容及任務 根據工廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，初步確定變電所主結線方案及高低壓設備和進出線，并由此確定二次回路方案 ,選擇整定繼電保 護裝置 .最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖。 30 答辯 表現(xiàn) 思維敏捷 ,回答問題有理論根據，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入 ,知識面寬。 設計主要介紹了總降 壓 變電所的設計及設備的選型和整定校驗。最后，我們還有對變電所一次系統(tǒng)進行繼電保護、絕緣監(jiān)測、電能測量以及信號系統(tǒng)等二次系統(tǒng)的設計。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送 和 分配既簡單經濟，又便于控制、調節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則可能對工業(yè)生產造成嚴重的后果。 （ 2）可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 工廠供電設計的一般原則 按照國家標準 GB5005295 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、 GB5005394 《 10kv及以下設計規(guī)范》、 GB5005495 《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： （ 1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 2 必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術經濟政策。 按負荷性質、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。 本 人 的主要工作 （ 1） 要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并 適當考慮到工廠生產的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求，確定變電所位置與型式； （ 2） 確定變電所主變壓器的臺數與容量、類型； （ 3） 選擇變壓所主結線方案及高低壓設備和進出線； （ 4） 確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置； （ 5） 要求寫出設計說明書，繪制設計圖樣。解決對各部門的安全可靠，經濟的分配電能問題。列出負荷計算表、表達計算成果。 （ 4） 廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設計 根據廠內負荷情 況，從技術和經濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。 （ 5） 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網的末端負荷，其容量運行小于電網容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。如工廠有大型同步電動機還可以采 4 用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數。 （ 8） 繼電保護及二次結線設計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡線斷路器，皆需要設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。 無功計算負荷 30 30 tanQP ??? ，其中 tan? 為對應于用電設備組 cos? 的正切值。 ： 30 deP K P??=90KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 2. 鍛壓車間： 30 deP K P??=105KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 3熱處理車間： 30 deP K P??=90KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 5 4. 電鍍車間： 30 deP K P??=125KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 5. 倉庫： 30 deP K P??=8KW 30 30 tanQP ??? =6kvar ?? ?cos/3030 PS 10KVA 30 30 /3NI S U? = 6. 工具車間： 30 deP K P??=108KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 180KVA 30 30 /3NI S U? = 7. 金工車間： 30 deP K P??=80KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 8. 鍋爐房： 30 deP K P??=35KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 9. 裝配車間： 30 deP K P??=54KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 10. 機修車間： 30 deP K P??=32KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 11. 生活區(qū)： 30 deP K P??=245KW 30 30 tanQP ??? = ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 各車間的照明負荷總和計算如下： 30 deP K P??= 6 ?? ?cos/3030 PS 30 30 /3NI S U? = 多組用電設備計算負荷的確定 確定擁有多組用電設備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負荷時，應考慮各組用電設備的最大負荷不同時出現(xiàn)的因素。 總的視在計算負荷為： 2230 30 30S P Q??= 總的計算電流為： 30 30 /3NI S U? = 由以上可得出各廠房和生活區(qū)的負荷如表 。 裝設一臺主變壓器，型式采用 S9，其容量 NTS? 不應小于總計算負荷 30S 。 圖 （ 2） 暗備用。 K V ASSS TNT 7 30. ??? 根據計算可選擇兩臺 S9800/10 型低損耗配電變壓器。工廠擁有 負荷較大的 二級負荷，如果二級負荷斷電將會給機械廠造成巨大損失。 高壓開關柜 總費用比一臺變壓器方案 比一臺主變的方案多投資 萬元 。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺制法（又稱相對單位制法） ， 本設計采用標幺制法進行短路計算 。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。 短路電流計算 短路電流計算電路 如圖 。環(huán)境條件就是指電氣裝置所處的位置、環(huán)境溫度、海拔以及有無防塵、防腐、 防火、防爆等的要求。電流互感器二次側額定電流一般為5A 或者 1A。 由于本設計是 10kV 電源進線，則可選用較為經濟的固定式高壓開關柜，這里選擇 GG1A10Q（ F） 型。 低壓側電氣設備的選擇 低壓一次設備的選擇，與高壓一次設備一樣，必須滿足在正常條件下的短路故障條件下工作的要求，同時設備應工作安全可靠，運行維護方便，投資經濟合理。 （ 2） 電壓損耗條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，不應超過 其正常運行時允許的電壓損耗。此種選擇原則，稱為 “ 年費用支出最小 ” 原則。母線也應校驗短路時的穩(wěn)定度。對長距離大電流及 35kV 以上的高壓線路，則可先按經濟電流密度確定經濟截面，再校驗其它條件。 ：查相關資料， 10kV鋁及鋁合金最小允許最小截面為 35mm2，所以不滿足機械強度的要求，故改選 LJ35型鋁絞線。 ： 30 30 /3NI S U? = 10= 由 30 1NTII? = 及土壤溫度 25℃，查相關資料，初選纜芯為 25mm2的交聯(lián)電纜，其 3090AalII??，滿足發(fā)熱條件。 低壓母線的選擇 (1) 饋電給鑄造車間的線路選擇 采用 VLV221000 型聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 ： 由 30I = 及地下 處土壤溫度 25℃ ，查相關資料，初選 300mm2，其 30347 AalII??，滿足發(fā)熱條件。 ： 首先查得相關資料，取 top =,真空斷路器 toc 為 ，取 ，再加 ，得短路假想時間 tima =++=，因此可確定短路熱穩(wěn) 19 定度的最小截面為 ( 3 )m in / 2 2 5 0 0 0 .7 / 7 6 2 4 7 .7 0A I tim a C?? ? ? ?22mm mm 由 于前面所選 150mm2，所以改選 300mm2的聚氯乙烯絕緣電纜，即可選 VLV2210003 300+1 150 四芯電纜。 (5) 饋電給倉庫的線路選擇 采用 VLV221000 型聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 ： 由 30I = 及地下 處土壤溫度 25℃ ，查相關資料，初選 240mm2，其 30319 AalII??，滿足發(fā)熱條件。 ： 首先查得相關資料，取 top=,真空斷路器 toc 為 ，取 ，再加 ，得短路假想時間 tima =++=，因此可確定短路熱穩(wěn)定度的最小截面為： ( 3 )m in / 2 2 5 0 0 0 .7 / 7 6 2 4 7 .7 0A I tim a C?? ? ? ?22mm mm 由于前面所選 185mm2，所以改選 300mm2的聚氯乙烯絕緣電纜，即可選 VLV2210003 300+1 150 四芯電纜。 (9) 饋電給裝配車間的線路選擇 采用 VLV221000 型聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 發(fā)熱條選擇： 由 30I =32A 及地下 處土壤溫度 25℃ ，查相關資料，初選 25mm2，其3087AalII??，滿足發(fā)熱條件。 ： 變電所至生活區(qū)負荷中心距離設為 250m，而查有關資料得 LJ240 的0R =(線間幾何距離為 計 )，而生活區(qū) 30P =280kW， 30Q =,所以： %5%%1 0 0)3 8 0/(% ??????? alUVU 2 8 0 k w ( 0 . 1 4 0 . 2 5 ) 1 3 4 . 4 k v a r 0 . 3 0 . 2 5U 5 2 . 3 2 V0 . 3 8 k v? ? ? ? ?? ? ? 22 所以對生活區(qū)采用一回 LJ185架空線路供電是不 行的。 對于高壓側為 6～ 10kV 的車間變電所主變壓器來說，通常裝設有帶時限的過電流保護；如過電流保護動作時間大于 ～ 時，還應裝設電流速斷保護。 對于高壓側為 35kV 及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，也應裝設過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時，也需裝設過負荷保護。當以上方式滿足靈敏性要求時，則允許在各側裝設保護。 (5) 保護裝置對各側母線的各類短路應具有足夠的靈敏性。 變壓器的 反時限 過電流保護 在此設計中，我們采用較為經濟的反時限過流保護。這時斷路器因其跳閘線圈 YR 去分流而跳閘，切斷短路故障。 （ 2） 保護動作時間 的整定 考慮到車間變電所為系統(tǒng)終端變電所，因此其過電流保護的 10 倍動作電流的動作時間整定為 。 因為設計中我們采用的是 GL 系列電流繼電 器，則利用 KA2 繼電器的電磁元件來實現(xiàn)電流速斷保，而感應元件則用來作反時限的過流保護，因此非常經濟。 瓦斯保護的主要元件是氣體繼電器。其中 T 表示電力變壓器， KG 表示瓦斯繼電器， KS 表示 26 圖 變壓器瓦斯保護電路 信號繼電器， KM表示中間繼電器， QF 表示斷路器， YR表示跳閘線圈， XB表示切換片。這大量的油氣混合體在經過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。 變壓器瓦斯保護動作后的故障分析 ， 變壓器瓦斯保護動作后，可由蓄積 于氣體繼電器 內的氣體性質來分析和判斷故障的原因幾處理要求 。 高壓聯(lián)絡線的過電流保護的組成、原理，無論是定時限還是反時限，均與變壓器的過電流保護相同。 速斷保護 同樣，聯(lián)絡線的速斷保護也與變壓器的速斷保護一樣。 由于工廠變電所是樹型式電力系統(tǒng)。 （ 3）低壓斷路器的業(yè)型應符合安裝條件、保護性能及操作方法的要求，因此應同時選擇其操作機構型號。因此對操作電源的可靠性要求很高，容量要求足夠大，盡可能不受供電系統(tǒng)運行的影響。 其中，蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩種；整流電源主要有硅整流電容儲能式和復式整流兩種。 采用交流操作電源，可使二次回路大大簡化，投資大大減少，工作可靠