【正文】 5 變電所的防雷保護與接地裝置的設計 變電所的防雷保護 （ 1）直擊雷防護 在變電所的屋頂裝設避雷針或避雷帶，并且引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。 變電所的保護裝置 （ 1）主變壓器的繼電保護裝置 1）裝設瓦斯保護 當變壓器油箱內部故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當因嚴重故障產生大量瓦斯時，則動作于跳閘。由于鄰近單位 10KV的短路數(shù)據(jù)不詳，因此該聯(lián)絡線的短路熱穩(wěn)定校驗 無法進行，只有暫缺。 11. 饋電給熱處理車間的線路 亦采用 VJV221kV 型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。線路計算電流為 30I =，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為 VLV221kv3 240+1 120mm2，經檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。 (1)按發(fā)熱條件選擇。 (1)一般環(huán)境和場所，可采用鋁芯電纜；但在有特殊要求的場所，應采用銅芯電 纜。 380V 側一次設備的選擇校驗 如下表所示： 第 1 頁 380V 側一次設備的選擇校驗 選擇交驗項目 電壓 電流 斷流能力 動穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 裝置地點條件 參數(shù) NU 30I (3)kI (3)shi (3)2imaIt? 數(shù)據(jù) 380V 總 913A 2 ?? 一次設備型號參數(shù) 額定參數(shù) NU NI ocI maxi 2tIt 低壓斷路器 DW151000/3D 380V 1000A 40kA 低壓斷路器 DZ20630 380V 630A (大于 30I ) 一般30kA 低壓斷路器 DZ20200 380V 200A (大于 30I ) 一般25kA 低壓刀開關 HD131000/30 380V 1000A — 電流互感器 500V 1000/5A — 電流互感器 500V 100/5A 160/5A — 上表所選設備均滿足要求。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)短路計算點 三相短路電流 /kA 三相短路容量 /MVA (3)kI 39。 短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（又稱有名單位制法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標幺制法（又稱相對單位制法，因其短路計算中的有關物理量采 用標幺值即相對單位而得名）。 確定主接線方案 由原始資料可知，高壓側進線有一條 10kV的公用電源干線，為滿足工廠二級負荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡線 的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側有兩條電源進線，一條工作，一條備用，同時為保證供電的可靠性和對擴建的適應性所以 10kV側可采用單母線或單母線分段的方案。 (3)靈活 應能必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發(fā)展。30 ????? ； 補償后低壓側的功率因素： 39。 2． 多組用電設備計算負荷的計算公式 (1).有功計算負荷 (單位為 kW) 3 30z p iP K P? ∑? 一次系統(tǒng)圖 跟據(jù)負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。在機械廠，擔負這一任務的是供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。 氣象資料：工廠所在地區(qū)的年最高氣溫為 34 ℃ ，年平均氣溫為 15℃ ，年最低氣溫為－ 18℃，年最熱月平均最高氣溫為 25 ℃ ，年最熱月平均氣溫為 18℃ ，年最熱月地下 0 . 8m 處平 均溫度為 21 ℃ 。 在工程機械制造廠里，電能雖然是工業(yè)生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小。 本設計所做的主 要工作 目前世界上機械生產能源和動力主要來源于電能。 (2).無功計算負荷 (單位為 kvar) 30 30 tanQP?= (22) 式中 30Q — 設備無功計算負荷 (單位為 kvar)； tan? — 對應于用電設備組功率因數(shù) cos? 的正切值。30 kQ ??? ； 第 1 頁 k v APQS 22239。 主接線方案確定 變電 所主接線方案的設計原則與要求 (變電所的主接線，應根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足安全、可靠、靈活和經濟等要求。 (4)線路的有色金屬消耗費 指導線和有色金屬（銅、鋁）耗用的重量。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。分別對短路計算點計算其各種短路電流：三相短路電流周期分量 (3)kI 、短路次暫態(tài)短路電流 (3)I 、短路穩(wěn)態(tài)電流 (3)I? 、短路沖擊電流 (3)shi 及短路后第一個周期的短路全電流有效值（又稱短路沖擊電流有效值） (3)shI 。 E IN 變電所進出導線和電纜形式的選擇 1. 高壓架空線 (1)一般采用鋁絞線。 （ 2）校驗短路熱穩(wěn)定。 亦采用 VJV221kV 型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。 由于前面所選 240 2mm 的纜芯截面＞ minA ，滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此選用的電纜型號為 2 [VLV221kv（ 3+1) 240mm2]。 （ 1）按發(fā)熱條件選擇 工廠二級負荷容量共 ，I30=? = 而最熱月土壤平均溫度為 25℃ ，初選纜芯截面為25mm2的交聯(lián)聚乙烯鋁芯電纜，（該型電纜最小芯線截面為 25 mm2）其 Ial=90A＞ I30，滿足發(fā)熱條件。每一回路均裝有電流表。但因數(shù)據(jù)資料不全，其整定計算亦暫缺。其引下線采 用 25mm 4mm 的鍍鋅扁鋼，下面與公共接地網(wǎng)焊接相連，上面與避雷器接地端螺栓連接。（注意： GL15 型感應式過電流繼電器動作電流只能 2~10A，且為整數(shù)） ②過電流保護動作時間的整定 由于本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護動作時間 （ 10 倍動作電流動作時間）可整定為最短的 。可 實現(xiàn)一次重合閘。 (1)按發(fā)熱條件選擇。 亦采用 VJV221kV 型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。由總平面布置圖量得變電站至鑄造車間距離約 100m，而25 2mm 的 鋁芯 電纜 的 kmR / ?? （ 按纜 芯工 作溫 度 75 ℃計 ），kmX / ?? ，又鑄造車間的 kwP ? ， kwQ ? ，因此由線路電壓損耗的一般計算公式 ()NPR QXU U???? (52) 得： 7 ??????? %5%Δ3 . 7 %100%)( 1 3 . 9 6 / 3 8 0Δ U % U al ????? 滿足允許電壓損耗 5%的要求。(2)電纜 溝內電纜，一般采用塑料護套電纜，也可采用裸鎧裝電纜。 (2)如從公共干線引至變電站，則僅選從公共干線到變電站的一段引出線。 一次設備選擇與校驗的條件 為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗： (1) 按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。 (2)設定基準容量 dS 和基準電壓 dU ，計算短路點基準電流 dI 。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側采用單母線分段形式，低壓側采用單母線形式，其系統(tǒng)圖見：圖 31 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖。主接線方案在確保運行維護和檢修的安全方面的情況。對供有大量一、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。 (2).無功計算負荷 (單位為 kvar) 3 30z q iQ K QΣ= ∑ (26) 式中 3zQ — 多組用電設備無功計算負荷 (單位為 kvar)； 30iQ∑ — 所有設備組無功計算負荷 30Q 之和； qKΣ — 無功負荷同時系數(shù)，可取 ～ 。由手冊或產品樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數(shù)量。 (2)可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 電費制度：工廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側計量電能，設專用計量柜，按兩部電費制交納電費。 圖紙 （ 1）繪制電氣主接線圖 （ 2）原理圖要求用標準符號繪制，布置均勻，設備符號大小合適清晰美觀。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。 2 負荷計算及電容補償 負荷計算的方法 負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側最大 負荷時功率因數(shù)應稍大于 ，本文取 來計算 380V側所需無功功率補償容量： 3 Z 1 2( ta n ta n )cQP ???? (210) v a v a r)] a n ( a r c c o s)[ t a n ( a r c c k k? ?? 選 PGJ1 型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為 型，采用其方案 1（主屏） 1 臺與方案 3（輔屏） 4 臺相組合，總共容量 84kvar 5=420kvar。因此裝設 一臺主變壓器時選一臺接線方式為 S9800/10(6) 第 1 頁 型低損耗配電變壓器。 (2)變 配電系統(tǒng)的年運行費 包括線路和設備的折舊費。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。 (4)繪短路回路等效電路，并計算總阻抗。 熱穩(wěn)定校驗條件 (3) imat tII t?? (438) 或 (3)1 imatN tK I I t?? (439) 式中 tI —— 電流互感器的熱穩(wěn)定電流（單位為 kA）； t —— 電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間，一般取 1s； tK —— 電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)（對 1NI ）。在供電可靠性要求不很高或投資較少的中小型工廠供電設計中優(yōu)先選用。 由高壓母線至主變的引入電纜的選擇校驗 采用 YJL2210kV 型交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。線路計算電流為 30I =，為滿足斷路器上下級之間的配合，此段電纜選用型號為 VLV221kv3 240+1 120mm2，經檢驗其發(fā)熱條件、電壓損耗和短路熱穩(wěn)定度均滿足要求。由總平面布置圖量得變電站至鑄造車間距離約 250m，而240 2mm 的 鋁芯電纜的 kmR / ?? （按纜芯工作溫度 75℃計）， 0X =/km，又焊接車間的 KWP 18030 ? ， 30 kQ ?，因此由線路電壓損耗的一 第 1 頁 般計算公式 ()NPR QXU U???? (56) 得： . 3 8 0 . 2 50 . 0 73 2 0 . 40 . 2 50 . 1 6180ΔU ??? ?????? %5%Δ%%)( 1 6 . 8 5 / 3 8 0Δ U % al ????? Ｕ 滿足允許電壓損耗 5%的要求。重新校驗電壓損耗，完全合格。 低壓側的動力出線上，均裝有有功電能表和無功電能表。 ②過電流保護動作時間的整定 按終端保護考慮，動作時間整定為 。 3）在 380V 低壓架空出線桿上，裝設保護間隙，或將其絕緣子的鐵腳接地，用以防護沿架空線入侵的雷電波。 ①速斷電流的整定 IK． max= I（ 3） K2=， Krel=, KW=1 ， Ki=100A/5A=20 ，KT=10KV/=25 ，因此，速斷電流為 AAIqP 52187002520 ????? 速斷電流倍數(shù)整定為 ??? AAIIKopqbqP （注意： Kqb可不為整數(shù)，但必須在 2~8 之間。計量柜由有關供電部門加封和管理。查表得最小允許截面 mmA 10min? 2，因此 BLX1000125滿足機械強度要求。由于熱處理車間負荷較大，線路計算電流為 30I =，線路長度為 300m，決定由兩條線路對其供電。 由于前面所選 25 2mm 的纜芯截面小于 minA ，不滿足短路熱穩(wěn)定度要求，故改選用纜芯截面為 240mm2的電纜，即選 VLV221kv3 240+1 120 的四芯聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。 由線路最大負荷時的計算電流 AI ? 及室外環(huán)境溫度 25℃，初選LJ16，其 35℃時的允許持續(xù)載流量 alI =＞ 30I ，滿足發(fā)熱 條件。 (2)如經一段電纜從高壓開關 柜引出再架空配電的線路，則變電站高壓出線的選擇只選這一段引出電纜，而架空配電線路在廠區(qū)配電