【正文】 .................................................... 41 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是進(jìn)行水泥廠的一次供電設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)共分為五章，首先扼要地介紹了配電系統(tǒng)及工廠供電系統(tǒng)，并對(duì)電力負(fù)荷和短路電流進(jìn)行了具體的計(jì)算，在闡述工業(yè)配電系統(tǒng)一次接線的基礎(chǔ)上，詳細(xì)的對(duì)變電所的電氣設(shè)備進(jìn)行了選擇，并針對(duì)線路、變壓器等介紹了其保護(hù)方法，針對(duì)雷電形成及其危害性，介紹了常用的雷電保護(hù)裝置和防護(hù)措施、以及接地和接零的目的和作用。并對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行選型校驗(yàn)，對(duì)主變壓器、線路進(jìn)行保護(hù)整定計(jì)算，對(duì)主、變線路進(jìn)行防雷保護(hù)等。根據(jù)變電所周邊地區(qū)提供的負(fù)荷及對(duì)供電系統(tǒng)的要求，本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，對(duì)總降壓變電所及配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 通過(guò) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，旨在熟悉變電所中供電系統(tǒng)的負(fù)荷計(jì)算，掌握變電所中一次回路的基本原理，在此基礎(chǔ)上對(duì)供電系統(tǒng)中的變電所一次接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算，最后根據(jù)具體環(huán)境條件對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，使本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容更加完善?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，使用電和節(jié)電技術(shù)滲透到設(shè)計(jì)，運(yùn)行，制造，管理等部門，其涉及面愈來(lái)愈寬，內(nèi)容愈來(lái)愈深，與設(shè)計(jì)的聯(lián)系愈來(lái)愈密切，這都為培養(yǎng)高質(zhì)量的共用電人才提出更高的要求。 變壓器二次側(cè)計(jì)算負(fù)荷 [4] 負(fù)載率 : ??? ntTSS? 有功功率損耗 : kWPPP kt 220 ?????????? ? 無(wú)功功率損耗 : k V arUISQ kntt %100 % 220 ??????? ?????????? ????? ? 生料粉磨及礦山電力配電室變壓器的選擇 經(jīng)查表得知同時(shí)系數(shù) ?mepK ， ?meqK AUSIk V AQPSkQKQkWPKPNTTTTTcam e qTcam e pT 7 1 5 1 2 93 1 2 9v a 0 17 3 8 59 8 2211????????????????? 由上述 ST = 選擇有載調(diào)壓 S09M1600/10 型。 這 樣，當(dāng)一臺(tái)變壓器停用時(shí)，可保證對(duì) 60%負(fù)荷的供電。其中，當(dāng)高壓電網(wǎng)為110～ 220kV，而低壓電網(wǎng)為 10kV 時(shí)，由于負(fù)荷較大，最大和最小運(yùn)行方式下電壓變化也較大，故采用帶負(fù)荷調(diào)壓的三繞組 變壓器。故本次設(shè)計(jì)采用高阻抗主變壓器。 S10 型系 列油浸節(jié)能配電變壓器優(yōu)點(diǎn) 隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，進(jìn)年來(lái)，變壓器的發(fā)展非?？?，由 S7 型系列到S9 系列到 S10 型系列變壓器的快速轉(zhuǎn)變， S10 型變壓器低損耗、低噪聲、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、更好的穩(wěn)定性滿足了用戶要求 ,但是由于 S10 型變壓器的價(jià)格較貴，所以式中有 T3﹑ T4 兩臺(tái)采用還采用 S09 系列 . 引線的選擇原則是：電流密度符合低損耗要求，不高于繞組電流密度。 2. 線圈工藝：高壓線圈采用簾式油道，餅間采用 1mm 的墊塊小油隙，線圈具有橫縱向油道，而且散熱性比較好，既保證了絕緣性能，又降低了成本；低壓線圈采用 4 螺旋的結(jié)構(gòu)，采用交叉換位，達(dá)到完全換位，降低損耗，提高線圈機(jī)械性。低壓引線遵循橫平豎直的原則，焊接后整齊又美觀。 無(wú)功補(bǔ)償 在 110kV 進(jìn)線側(cè)計(jì)算。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 全廠自然平均功率因數(shù) 全廠計(jì)算負(fù)荷的有功功率： caP =+++++++ = 全廠計(jì)算負(fù)荷的無(wú)功功率： caQ =+++++++ = 全廠平均功率因數(shù)為 ,取 an =， βn= )(11)(11c o s22?????????P c aQ c ann??? 1cos? = 提高 到 2cos? = 補(bǔ)償容量 計(jì)算補(bǔ)償容量： )( 21 ?? tgtgPaQ nnc ???? = = 那么 )10(50 1 2 21 ???? ccn 考慮到三相均衡分配，所以取 n=18，每相 6 并聯(lián)，這時(shí)并聯(lián)電容器的實(shí)際補(bǔ)償容量為： cQ =50(10/)218= 補(bǔ)償后功率因數(shù) 補(bǔ)償后的功率因數(shù)計(jì)算如下 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 )(11(11c o s22????????????canccanP?? 選擇 此為十二烷基苯浸澤，薄膜與紙復(fù)合介質(zhì)，額定電壓為 千伏，額定容量 50 千乏，單相，戶外。 2. 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 6. 選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格 [8] (1) 額定電壓 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓 ，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。 (4) 機(jī)械荷載 所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時(shí)的最大作用力。 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件 : 1. 發(fā)熱條件 導(dǎo)線和電纜 (包括母線 )在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 3. 經(jīng)濟(jì)電流密度 35kV 及以上的高壓線路及電壓在 35kV 以下但距離長(zhǎng)電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用支出最小。 4. 機(jī)械強(qiáng)度 導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般 10kV 及以下高壓線路及低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件來(lái)選擇截面，再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。地耐壓力為 20 噸 /平方米。 2. 用熔斷器保護(hù)的電器可不算驗(yàn)熱穩(wěn)定。滿足熱穩(wěn)定條件。取Sd=100MW，各級(jí)基準(zhǔn)電壓為平均額定電壓 [9]。 2. 體積最小，重量輕，抗地震。 5. 絕緣水平高：產(chǎn)品絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，所用的絕緣件都經(jīng)嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，整體耐受電壓水平超過(guò)國(guó)際和 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的要求，絕緣穩(wěn)定可靠。 7. 安全性高：由于所有的帶電部分均密封于接地的金屬容器內(nèi)，所以不必?fù)?dān)心電擊的危險(xiǎn)。由于采用了無(wú)間隙結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)不僅簡(jiǎn)單，小型化而且性能非常優(yōu)良。三相一個(gè)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，人力操作或動(dòng)力操作可用于各種控制。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 表 22 GIS 組合電器技術(shù)參數(shù) 設(shè)備 型號(hào) 額定電壓(kV) 額定電流(kA) 秒開斷電流 (kA) 極限峰值 電流 (kA) NU NI )( tNOC II shi 斷路器 LWG2126 126 1250 40 FDS 快速隔離開關(guān)：（線路側(cè)） 120GRE20C 126 1250 40 FES 快速接地刀閘：（線路側(cè)） 120GRE 126 1250 40 ES 接地刀閘： (開關(guān)側(cè) ) 120GRE 126 1250 40 DS 隔離刀閘： (開關(guān)側(cè) ) 120GR20C 126 1250 40 (1) 110kV 段斷路器校驗(yàn) AIAIee 2 3 0 0 1 53 3 0 0101 1 0??????? 110kV 母線分段斷路器， 110kV 側(cè)所有出線斷路器和主變壓器進(jìn)線斷路器。 10kV 段斷路器及隔離開關(guān)選擇 1. 10kV 段斷路器選擇 表 23 10kV 真空斷路器技術(shù)參數(shù) 型號(hào) ZN63A12/630 額定電壓（ kV） 12 額定頻率 (Hz) 50 額定絕緣水平 1min 工頻耐壓 (kV) 42（極間，對(duì)地） 48（斷口） 額 定 雷 電 沖 擊 耐 壓(kV) 475（極間，對(duì)地） 85（斷口） 額定電流 (A) 630 2 秒額定短路開斷電流 (kA) 額定熱穩(wěn)定電流（有效值） (kA) 25 額定短路關(guān)合電流（峰值） (kA) 額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值） (kA) 50 10kV 段選擇 ZN63A（ VS1） 12 型系列真空斷路器 [10]。 其參數(shù)、校驗(yàn)同前。 其校驗(yàn)方法同斷路器校驗(yàn)。 進(jìn)線開關(guān)及低壓母聯(lián)開關(guān)選擇 AI T a x ???? Ai kVUp )3( 1max?? 選擇 MA40 系列智能型萬(wàn)能式斷路器， 交流 50HZ，額定電壓至 660V，額定電流 400A4000A。 熱穩(wěn)校驗(yàn)： ? ? ??tKI tN 21 （ 75） 21= eqtI ??2 =2= eqtI ??2 ＜ tKI thm ?2)( 式中 tK 為電壓互感器的一次額定電流的熱穩(wěn)定倍數(shù)， 1NI 為電壓互感器一次額定電流。驗(yàn)證同上，動(dòng)穩(wěn)校驗(yàn)和熱穩(wěn)校驗(yàn)都符合要求。由于本設(shè)計(jì)主要涉及一次部分，所以電壓互感器選用 110kV 通用型，如果二次部分容量不夠可另行選擇。 (3) 10kV 段進(jìn)線 CT 水泥燒成電力配電室配變 AI T a x ??? 選擇 LFZB6 10，電流變比 75/5,次級(jí)組合： Iee=75A＞ maxTi = (4) 10kV 水泥燒成電力配電室變出線 CT AI T a x ???? 選 LZZBJ12—10/3000A，電流變比： 3000/5，次級(jí)組合： I=3000A＞ maxTi =1515A 所以，同上，經(jīng)熱穩(wěn)校驗(yàn)符合要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 避雷器的選擇 1. 避雷器選擇的具體技術(shù)條件簡(jiǎn)述如下 (1) 額定電壓 : Ng UU ? (2) 滅弧電壓 : 導(dǎo)線對(duì)地最大電壓 ? 滅弧電壓 (3) 工頻放電電壓 : a．中性點(diǎn)非直接接地 : 工頻放電電壓 倍的最大電壓。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 AItal 150? ,正常允許最高溫度為 60℃ . 查表得 Kt=, 電纜間距100mm 時(shí)， Ktr=1。 10kV 電力電纜選擇： 25 2mm 。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 第 3 章 平面圖及主接線設(shè)計(jì) 總降及車間變電所位置 初步設(shè)計(jì)方案一：一臺(tái)主變，四臺(tái)配變，一臺(tái)備用變壓器備用 4變，在全廠負(fù)荷中心處如圖。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 方案二：兩臺(tái)主變，四臺(tái)配變，一臺(tái)備用變壓器備用 4變，此變壓器位置如圖。變電站的低壓側(cè)常采用單母分段接線或雙母線接線，以便于擴(kuò)建。 主接線方案的擬定： 對(duì)本變電所原始材料進(jìn)行分析，結(jié)合對(duì)電氣主接線的可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性等基本要求，綜合考慮。 方案 Ⅱ ： 110kV 側(cè)采用橋式接線， 10kV 側(cè)采用單母分段。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 第 4 章 過(guò)電壓與接地保護(hù) 過(guò)電電壓保護(hù) 過(guò)電壓的含義 在電力系統(tǒng)中，各種電壓等級(jí)的輸配電線路、發(fā)電機(jī)、變壓器以及開關(guān)設(shè)備等。 過(guò)電壓的類型 過(guò)電壓的產(chǎn)生都是由于電力系統(tǒng)的電磁能量發(fā)生瞬間突變所引起的。變電所范圍內(nèi)雷擊目的物：內(nèi)外配電裝置、主控制樓、組合導(dǎo)線及母線橋等。在避雷針的支柱附近，應(yīng)設(shè)置輔助的集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于 10Ω。裝設(shè)獨(dú)立避雷針時(shí)，避雷針與配電裝置部分在地中和空氣中應(yīng)有一定的距離。在任何情況下， Sk 不得小于 5m[11]。在 110kV 架構(gòu)上設(shè)置了 2 只高度為 25m 的避雷針。所以中性點(diǎn)要裝設(shè)避雷器 [12]。相反，若將電氣設(shè)備做了接地保護(hù)，單相接地短路電流就會(huì)沿接地裝置和人體這兩條并聯(lián)支路分別流過(guò)。 中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一點(diǎn)接地故障時(shí)，即構(gòu)成單相接地短路，這時(shí)所產(chǎn)生的故障電流很大，所以稱大電流接地系統(tǒng)。系統(tǒng)中全部或部分變壓器中性點(diǎn)直接接地，是大接地電流系統(tǒng)的標(biāo)志，其主要目的是降低對(duì)整個(gè)系統(tǒng)絕緣水平的要 求。 本站接地保護(hù)設(shè)計(jì) 本變電站在以下情況下需采用接地保護(hù)： 1. 電機(jī)、變壓器、電器、攜帶式及移動(dòng)式用電器具的外殼。 5. 電力線路的金屬保護(hù)管，敷設(shè)的鋼索及起重機(jī)軌道。 為了防止電氣設(shè)備因絕緣損壞而使人身遭受觸電危險(xiǎn)，將電氣設(shè)備的金屬外殼與供電變壓器的中性點(diǎn)相連接 者稱為接零保護(hù)。 1. 主接地網(wǎng)采用棒形 Ф50 鋼管，長(zhǎng) 米鍍鋅接地棒，其間以 606的鍍鋅 (熱鍍 )扁鋼連接成環(huán)形，鋼管上端埋入深度為 米。 3. 接地網(wǎng)施工完畢，接地電阻 Rd≤ 歐。 這次設(shè)計(jì)，使我對(duì)總降壓變電所的設(shè)計(jì)由一無(wú)所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用。 不久我們將走上工作崗位，這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)不多了，我們非常重視。三年的求學(xué)生涯在師長(zhǎng)、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬(wàn)千，心情久久不能平靜。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思