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子龙大桥施工供电设计分析_图文

存档号: 154127107

学号:201204071007

石家庄铁路职业技术学院









子龙大桥施工工地供电系统设计
系 部 电气工程系 电气化铁道技术 李靖 梁久明

专业名称 指导教师 学生姓名

二○一四年 十二 月

1

石家庄铁路职业技术学院信息工程系 2012 级毕业设计(论文)任务书
题目名称 课题来源 起止日期 设计内容、主 要技术参数 与工作量(计 算说明书、论 文字数、图纸 张数、外文翻 译、计算机应 用) 子龙大桥施工工地供电系统设计 自拟 2014 年 12 月 1 日 至 指导教师 2014 年 1 月 1 日 李靖

子龙大桥施工工地采用 10KV 高压架空线(1230m)进线, 电力系统出口断路器断开容 量 500MVA,包括抽水泵站,共 4 台,每台 41KW,空压机组二台,每台 72kw,点焊机 3 台, 每台 20KW,吊车 5 台,每台 25KW,生活区,负荷为 90KW,锅炉房,负荷 39KW,该施 工工地要求高压侧功率因数不得低于 0.9

1.掌握变配电所主接线的方案选择; 2.掌握负荷计算、短路计算、无功功率补偿计算方法 3.掌握导线和元件的选择与校验方法 课题要求及 目标 4.掌握高低压配电柜的设计思路或高低压成套设备的选择方法 5.掌握继电保护的设计方法 6.掌握常用绘图软件绘制的方法 7.掌握查阅手册或其它资料的方法 使用的工具 软件 AutoCAD 绘图软件 Word 编辑软件 1.系统式主接线图和装置式主接线图 提交的设计 资料 2.元器件清单 3.高低压配电柜的外观设计图和元件布置图(或选择成套设备) 4.继电保护原理图 5.设计说明书 进 度 计 划 阶段日期 11.28-12.2 12.3-12.11 12.12-12.18 12.19-12.25 计划完成工作量 进行任务分析,查阅资料,掌握整个系统的工 作原理、工作过程。 进行配电系统设计,完成负荷计算和短路计 算,选择元件、导线,设计或选择柜体 进行系统继电保护的设计和校验 编写设计说明书及需要提交的其它设计资料, 准备答辩。 自动化 教研室 2014 年 11 月 29 日 2 指导教师检查意见 备注





随着我国经济的发展, 广大人民群众对于交通也提出了更高的要求,因此国 家对于交通的投资也逐渐加大,而我国幅员辽阔,地质情况复杂,在广大地区要 想实现交通畅通, 就不可避免要进行桥梁的修建, 保护环境, 提高交通运输能力, 增加经济效益,而且能促使交通运输发挥最大的效能,提高交通运输服务。 在桥梁的修建中,供配电设计是其中最重要的部分,是桥梁机电的核心。 安全,可靠,优质,经济,是对桥梁供配电系统的基本要求。桥梁供电系统首先 要保证操作人员和供电设备安全, 系统方案要满足用电负荷对供电可靠性的前提 下,系统接线应力求简单灵活,降低建设投资和运营费,同时,还要做到元器件 的合理选择。 本毕业设计是以子龙大桥施工供配电系统设计为案例,涉及到总配线方案, 负荷计算、短路计算、无功功率补偿计算方法,掌握导线和元件的选择与校验方 法,掌握低压配电柜的设计思路或低压成套设备的选择方法。 关键词:总配电方案,负荷计算,短路计算,无功功率补偿,元器件的选择与校 验,配电柜的设计

3





目 录............................................................ 4 第一章 主接线方案及主接线图......................................... 5 1.1 主接线方案的设计原则 ........................................ 5 2.1 计算负荷的确定 .............................................. 6 2.2 用电设备组的负荷计算 ........................................ 6 第三章 短路计算.................................................... 12 3.1 短路概述 ................................................... 12 3.2 短路电流的计算.............................................. 12 第四章 无功功率与高压导线的补偿与校验.............................. 15 4.1 无功功率补偿 ............................................... 15 4.2 无功功率补偿校验与高压导线的选择与校验 ..................... 15 第五章 导线的选择.................................................. 17 5.1 概述........................................................ 17 5.2 导线的校验 ................................................. 17 第六章 低压断路器与隔离开关的选择................................. 19 第七章 低压刀开关和高压隔离开关的选择与校验........................ 23 7.1 高压隔离开关的选择与校验 ................................... 23 7.2 低压刀开关的选择与校验 ..................................... 24 第八章 电流互感器、母线、避雷器、高压熔断器的选择与校验............ 25 8.1 电流互感器的选择 ........................................... 25 8.2 母线的选择与校验 ........................................... 25 8.3 避雷器 ..................................................... 26 8.4 高压熔断器的选择 ........................................... 26 第九章 低压成套配电装置............................................ 28 9.1 概述........................................................ 28 9.2 低压配电柜的选择方案........................................ 28 致 谢........................................................... 30 参 考 文 献........................................................ 31 附录............................................................... 32 附录 1 子龙大桥桥梁外用电设备及技术参数......................... 32 附录 2 元器件列表............................................... 33 附录 3 装置式主接线图........................................... 34

4

第一章 主接线方案及主接线图
1.1 主接线方案的设计原则
高压侧采用隔离开关——熔断器的主接线方案, 低压侧采用低压母线放射式 配电的树干式接线。树干式接线开关设备较少,有色金属消耗也较少,此种接线 方式灵活方便,也相当安全,很适合于供给容量较小而分布较均匀的用电设备。

1.2 主接线图

5

第二章 负荷计算
2.1 计算负荷的确定
计算负荷是指如果导体中通过一个假想不变负荷时所产生的最高温升, 正好 与它通过实际变动负荷时产生的最高温升相等, 那么该假想不变负荷就称为计算 负荷。 计算负荷可以认为就是半个小时最大负荷, 半个小时最大负荷 P30 来表示 有功功率计算负荷,用 Q30,S30 和 I30 分别表示无功计算负荷,视在计算负荷 和计算电流。

2.2 用电设备组的负荷计算
用电设备组计算负荷所常用的方法为需要系数法。 本次毕业设计里的用电设备及技术参数有在供配电课本里找不到的, 在计算 负荷时我是根据计算参数里的 COS ? 最相近的那一个进行计算负荷的确定。 电动空气压缩机 1 Kd.1=0.8 COS ? 1=0.81 tan ? 1=0.72

P30.1=Kd.1×Pe.1=0.8×75=60kw Q30.1=tan ? 1× P30.1=60×0.72=43.2kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=74kVA

I30=S30/( 3 Un)=112.43A

电动空气压缩机 2

Kd.1=0.8

COS ? 1=0.81

tan ? 1=0.72

P30.1=Kd.1×Pe.1=0.8×75=60kw Q30.1=tan ? 1× P30.1=60×0.72=43.2kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=74kVA

I30=S30/( 3 Un)=112.43A

电焊机 1

Pe= 60% ×COS ? ×SN= 60% ×25×0.6=11.6kw
6

Kd.5=0.35

COS ? 5=0.4

tan ? 5=0.75

P30.5=Kd.5×Pe.5=0.35×11.6=4.06 kw Q30.5=tan ? 5× P30.5=4.06×0.75=3.045kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30= 电焊机 2

=4.06kVA

I30=S30/( 3 Un)=7.7A

Pe= 60% ×COS ? ×SN= 60% ×25×0.6=11.6kw Kd.5=0.35 COS ? 5=0.4 tan ? 5=0.75

P30.5=Kd.5×Pe.5=0.35×11.6=4.06 kw Q30.5=tan ? 5× P30.5=4.06×0.75=3.045kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30= 电焊机 3

=4.06kVA

I30=S30/( 3 Un)=7.7A

Pe= 60% ×COS ? ×SN= 60% ×25×0.6=11.6kw Kd.5=0.35 COS ? 5=0.4 tan ? 5=0.75

P30.5=Kd.5×Pe.5=0.35×11.6=4.06 kw Q30.5=tan ? 5× P30.5=4.06×0.75=3.045kvar

S30= 水泵站 1

P30 ? Q 30

2

2

=4.06kVA

I30=S30/( 3 Un)=7.7A tan ? 11=0.54

Kd.11=0.8

COS ? 11=0.88

P30.11=Kd.11×Pe.11=0.8×5.5=4.4kw Q30.11=tan ? 11× P30.11=4.4×0.54=2.736kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=5kVA

I30=S30/( 3 Un)=7.6A

水泵站 2

Kd.11=0.8

COS ? 11=0.88
7

tan ? 11=0.54

P30.11=Kd.11×Pe.11=0.8×5.5=4.4kw Q30.11=tan ? 11× P30.11=4.4×0.54=2.736kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=5kVA

I30=S30/( 3 Un)=7.6A

水泵站 3

Kd.11=0.8

COS ? 11=0.88

tan ? 11=0.54

P30.11=Kd.11×Pe.11=0.8×5.5=4.4kw Q30.11=tan ? 11× P30.11=4.4×0.54=2.736kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30= 水泵站 4

=5kVA

I30=S30/( 3 Un)=7.6A tan ? 11=0.54

Kd.11=0.8

COS ? 11=0.88

P30.11=Kd.11×Pe.11=0.8×5.5=4.4kw Q30.11=tan ? 11× P30.11=4.4×0.54=2.736kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=5kVA

I30=S30/( 3 Un)=7.6A

吊车 1

Kd.13=0.8

COS ? 13=0.9

tan ? 13=0.23

P30.13=Kd.13×Pe.13=0.8×63=50.4kw Q30.13=tan ? 13× P30.13=50.4×0.54=27.3kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=57.3kVA

I30=S30/( 3 Un)=87.05A

吊车 2

Kd.13=0.8

COS ? 13=0.83

tan ? 13=0.23

P30.13=Kd.13×Pe.13=0.8×63=50.4kw Q30.13=tan ? 13× P30.13=50.4×0.54=27.3kvar

8

S30=

P30 ? Q 30

2

2

=57.3kVA

I30=S30/( 3 Un)=87.05A

吊车 3

Kd.13=0.8

COS ? 13=0.83

tan ? 13=0.23

P30.13=Kd.13×Pe.13=0.8×63=50.4kw Q30.13=tan ? 13× P30.13=50.4×0.54=27.3kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=57.3kVA

I30=S30/( 3 Un)=87.05A

吊车 4

Kd.13=0.8

COS ? 13=0.83

tan ? 13=0.23

P30.13=Kd.13×Pe.13=0.8×63=50.4kw Q30.13=tan ? 13× P30.13=50.4×0.54=27.3kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=57.3kVA

I30=S30/( 3 Un)=87.05A

吊车 5

Kd.13=0.8

COS ? 13=0.83

tan ? 13=0.23

P30.13=Kd.13×Pe.13=0.8×63=50.4kw Q30.13=tan ? 13× P30.13=50.4×0.54=27.3kvar
P30 ? Q 30
2 2

S30=

=57.3kVA

I30=S30/( 3 Un)=87.05A

9

生活区

Pe3=PN=90kw Kd.3=0.8 COS ? 3=0.8 tan ? 3=0.75

P30.3=Kd.3×Pe.3=0.8×90=72 kw Q30.3=tan ? 3× P30.3=72×0.75=54kvar

S
I
锅炉房

30.3

=

30.3

=

P ? Q =90KVA S =136.74A 3U
2 30.3 30.3
30.3 N

2

Pe9=PN=39kw Kd.9=0.9 COS ? 9=0.87 tan ? 9=0.57

P30.9=Kd.9×Pe.9=39×0.9=35.1 kw Q30.9=tan ? 9× P30.9=35.1×0.57=20kvar

S

= 30.9

P30.9 ? Q
2

2

30.9

=40.3KVA

I

30.9

=

S 3U
30.9

=105.7A
N

设同时系数为 0.9 第一组:P30=K ?

p

? P30.i
i ?1 n

n

=0.9×2×60=216kw

Q30=K ?
2

p

? Q30.i
i ?1
2

=0.9×2×43.2=155.52kvar I30=S30/( 3 Un)=404A

S30=

P30 ? Q 30
n

=266kVA

第二组:P30=K ?

p

? P30.i
i ?1 n

=0.9×4×105.6=380.16kw

Q30=K ?

p

? Q30.i
i ?1

=0.9×4×48.6=174.96kvar
10

S30=

P30 ? Q 30
n

2

2

=176kVA

I30=S30/( 3 Un)=267.4A

第三组:P30=K ?

p

? P30.i
i ?1 n

=0.9×3×60=162kw

p? Q30=K ? i ?1
2

Q30.i
=0.9×3×43.2=116.64kvar
2

S30=

P30 ? Q 30
n

=200kVA

I30=S30/( 3 Un)=304A

第四组:P30=K ?

p

? P30.i
i ?1 n

=0.9×5×60=162kw

p? Q30=K ? i ?1
2

Q30.i
=0.9×5×43.2=116.64kvar
2

S30=

P30 ? Q 30

=200kVA

I30=S30/( 3 Un)=304A

p? 总负荷:P30=K ? i ?1
n

n

P30.i
=0.9×1020.41=918kw

Q30=K ?
2

p

? Q30.i
i ?1
2

=0.9×534.4=481kvar

S30=

P ?Q
30

30

=1036kVA

总的计算电流 I 3 0 =

S 3U
30

N

=157A

11

第三章 短路计算
3.1 短路概述
电力系统运行有三个状态:正常运行状态,非正常运行状态和短路故障。在 电气设计和运行中, 不仅要考虑系统正常运行状态,而且还要考虑系统非正常运 行状态,最严重的非正常运行状态就是短路故障。电力系统发生短路,导致网络 总阻抗减小, 短路电流可能超过正常工作电流的十几倍甚至几十倍,数值可达几 万安到几十万安。

3.2 短路电流的计算
设电力系统出口断路器的断开容量为 500MVA, 计算出变压器侧 10KV 母线 上 K-1 点短路和低压 0.38KV 母线上 K-2 点短路的三相短路电流和短路容量。本 毕业设计的短路计算主要是采用标幺值法进行的计算。

(1)等效电路图:

Ud=Uc得Uc1=10.5KV

Uc2=0.4KV

12

Sd 100MVA 基准电流:Id1= Uc1 3 = 10.5 3KV =5.5KA

Sd 100MVA Id2= Uc2 3 = 0.4 3KV =144KA

(4)计算各元件电抗标幺值
Sd 100MVA ①电力系统电抗标幺值 X s = S? = 500MVA =0.2
*

②由于架空铝绞线选择的型号为 LJ-50,线间几何间距为 1 米,长度为 4 千 米,单位阻抗为 0.38?/km。电缆线型号选择为 ZLL-10-3×16,线长度为 1 千米, 单位阻抗为 0.08?/km。所以电力线路电抗标幺值为:

Sd

100
2

X


* WL

= X0 L U C =(0.35×4+0.08×1)× 10.5 =0.61
K d

2

U %S 100S 电力变压器电抗标幺值 X =
* T

N

4.5 ?100?1000 = 100?1000 =4.5

(5)在 K-1 点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量。 ①

X 总电抗标幺值 ?

*

( k ?1)

=X +X
1

*

* 2

=0.2+0.61=0.81

② ③

Id ?1 5.5KA X (k ? 1) 0.81 三相短路电流周期分量有效值 Ik ?1 = ? =6.79KA
各三相短路电流 I ”= I ? = I
k -1

=6.99KA

I

Sh

=1.51×6.79KA=10.25KA

i

Sh

=2.55×6.79KA=17.31KA

S
(3) k -1

d ( k ?1)



三相短路容量 S = X ?

*

100MVA = 0.81 =123.46MVA

(6)求 K-2 点的总电抗标幺值和短路电流和短路容量。 ①

X 总电抗标幺值 ?

*

(K - 2)

=X

* 1

+X
13

* 2

+X

* 3

=0.2+1.59+4.5=6.29

I 144KA ( k ? 2 ) ②三相短路电流周期分量有效值 I = X ? = 6.29 =22.89KA
d2 *

k ?2



各三相短路电流 I ”= I ? = I

k -1

=35.64KA

I

Sh

=1.09×22.89KA=24.95KA

i

Sh

=1.84×22.89KA=42.12KA

100MVA ④ 三相短路容量 Sk -2 = X ? ( k ?2) = 6.29 =15.9MVA
(3)

S
*

d

(7)短路计算结果。 三相短路电流/KA 三相短路容量 /MVA

短路计数 点

I
K-1 K-2 9

k

I

''

I

?

I
5

Sh

i
1

Sh

S

k

6.79 22.8 9

6.79 22.8 9

6.79 22.8 5

10.2 24.9 2

17.3 42.1

123.46 15.9

三相短路电流一般不仅比两相短路电流大,而且也比单项短路电流大,但两 相短路电流可能比单相短路电流大,也可能比单相短路电流小,这要看具体短路 情况而定。为了方便,在计算校验保护时,把两相短路电流作为最小的短路电流 来进行校验。

14

第四章 无功功率与高压导线的补偿与校验
4.1 无功功率补偿
电力系统在运行过程中,无论是公用还是民用,都存在大量感性负载,如工 厂中的感应电动机,电焊机等,导致电网无功功率增加,对电网的安全经济运行 及电气设备的正常工作产生一系列危害,使负载功率因数降低,供配电设备使用 效能得不到充分发挥,设备的附加功耗增加。 如在充分发挥设备潜力, 改善设备运行性能, 提高其自然功率因数的情况下, 尚达不到规定的功率因数时,则需要考虑人工无功功率补偿。 变压器低压侧有功计算负荷为 918KW,无功计算负荷为 481Kvar,视在计算 P30 ? 0.89 cos? ( 2) 负荷为 1036KVA。变压器低压侧功率因数为 = S30 无功补偿容量,按相关规定,补偿后低压侧功率因数 因此,去补偿后
cos?
, (2)

cos?



(2)

? 0.92

=0.95,低压侧需要装设的并联电容容量为

Q

C

?

918×(tanarccos0.,89-tanarccos0.95)KVar

=309KVar 补偿后重新选择变压器容量,变压器低压侧的视在计算负荷为

S

30

=

9182 ? 1722

=934KVA

见书附表 2,选电容 BW0.4-14-3。 n=

Q /q
C

C

=309/14=23

变压器型号为 S9-1000/10 的铜绕组低损耗三相油浸式电力变压器。

4.2 无功功率补偿校验与高压导线的选择与校验
cos ?


= P30 / S 30 =918/934=0.98>0.92

满足条件

补偿后变压器的功率损耗为:

15

? ?PT ? 0.015× S 30 =0.015×934=14.01kW ? ? QT =0.06× S 30 =0.06×934 =56.04kvar
变电所高压测的计算负荷为

? P30 =918 kW +14.01kW =932.01 kW ? Q30 =172kvar+56.04kvar=228.04 kvar

? S 30 = 932.012 ? 228.04 2 =960 kV A ? ? I 30 = S 30 /( 3 ×10)=55.4 A
高压架空一般采用裸导线, 低压架空导线一般采用绝缘导线。裸导线又有单 股线和多股绞线两种。 架空导线一般采用多股绞线, 有铜绞线 (TJ) , 铝绞线 (LJ) , 和钢芯铝绞线(LGJ) ,架空线路的导线一般采用铝绞线。架空铝绞线选择的型号 为 LJ-50,线间几何间距为 1m。 (1)热稳定度校验。通过短路电流时,导体和电器各部件的发热温度不应超 过短时发热最高允许发热值,即
2 t

I
其中 当 t k ? 1s 时,

t?

I t
?

(3) 2

ima

t t

ima

= t k +0.05s

ima

=tk

(2) 动稳定度校验。 动稳定度是指导体和电气承受短路电流机械效应的能力, 满足动稳定度的校验条件是
(3)

i


max

? ish

I

max

? I sh

(3)

16

第五章 导线的选择
5.1 概述
为了保证配电系统安全,可靠,优质,经济地运行,选择导线和电缆面时必 须满足以下条件: (1)发热条件。导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流 I 30 时 产生的发热温度,不应超过其正常运行时的最高允许温度。 (2) 电缆损耗条件。 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流 I 30 时产生电压损耗,不应超过正常运行时允许的电压损耗。 (3)经济电流密度。35KV 及以上的高压线路及电压在 35KV 一下但长距离, 大电流的线路, 其导线和电缆面宜按电流经济密度选择,以使电路的年费用支出 最小,所选截面称为经济截面。 (4)机械强度。导线截面不应小于其最小允许截面。 (5)短路时的动稳定度和热稳定度校验。和一般电气设备一样,导线也必须 具有足够的动稳定度和热稳定度,以保证在短路故障时不会损害。 (6)与保护装置得配合。导线和安装在其导线上的保护装置(如熔断器,低 压断路器)必须互相配合,才能有效的避免短路电流对线路造成的危害。 对于电缆, 不必校验其机械强度和短路动稳定度, 但需要校验短路热稳定度。 对于母线,短路动稳定度和热稳定度都需要考虑,对于绝缘导线和电缆,还应满 足工作电压的要求,即绝缘导线和电缆的额度电压应不低于使用地点的额度电 压。在工程设计中,根据校验,一般对 6~10KV 及以下的高压配电线路和低压动 力线路,先按发热条件选择导线截面,再校验其电压损耗和机械强度;对 35KV 及以上的高压输电线路和 6~10KV 长距离,大电流线路,则先按照经济电流密度 选择导线截面,再校验其发热条件,电压损耗和机械强度;对低压照明线路,先 按电压损耗现在导线截面, 再校验发热条件和机械强度。通常按以上顺序进行截 面的选择,比较容易满足要求,较少返工,从而减少计算的工作量。

5.2 导线的校验
17

变压器一次侧有架空线和电缆线两部分组成, 架空线需要对其进行发热条件 和机械强度校验,对于电缆线,不必校验其机械强度和短路动稳定度,但需要校 验短路热稳定度。 (1)架空铝绞线。 校验发热条件:查课表附表 12-1 得 LJ-50 的允许载流量(环境温度 25 摄氏度)

I

al

=215A> I 30 =32A,因此满足发热条件。

2 , 校验机械强度: 查课表附表 15 得 10 千伏架空铝绞线 Amin = 35 2 <A= 50 mm mm

因此所选 LJ-50 型铝绞线也满足机械强度。 (2)电焊机所在的线路中导线型号根据第二章计算结果可选型号为 BLV-70 的导线短路热稳定度校验 800A= ( K t I 1N ) t ? I ?
2 ( 3) 2

t

ima

=706.46A

热稳定度校验, 查课表附表 12-1 得 BLV-70 的允许载流量 (环境温度 30 摄氏度)

I

al

=250A> I 30 =160.79A,因此满足发热条件。

(3)水泵站所在的线路中导线型根据计算可选型号为 BLV-16 的导线。 短路热稳定度校验 500A= ( K t I 1N ) t ? I ?
2 ( 3) 2

t

ima

=307.98A

热稳定度校验, 查课表附表 12-1 得 BLV-16 的允许载流量(环境温度 30 摄氏度)

I

al

=187A> I 30 =50.64A,因此满足发热条件

(4) 锅炉房所在的线路中导线型号根据计算结果可选型号为 BLV-95 的导线。 短路热稳定度校验 1500A= ( K t I 1N ) t ? I ?
2 ( 3) 2

t

ima

=1316.39A

热稳定度校验, 查课表附表 12-1 得 BLV-95 的允许载流量(环境温度 30 摄氏度)

I

al

=328A> I 30 =191.32A,因此满足发热条件。 (5)生活区路与无功功率补偿器上导线型号为 BLV-2.5 的导线。

(以上均按照环境温度 30 摄氏度选择)

18

第六章

低压断路器与隔离开关的选择

低压隔离开关的选择条件: (1)低压隔离开关的额度电压应大于或等于安装处的线路额度电压

U

N

?

U

WN



(2)低压隔离开关的额度电流应大于通过它的计算电流

U

WN

?

I

30

低压断路器是供电系统中主要的设备之一,断路器的选择,除了考虑额度电 压, 额度电流外还要考虑其断流能力和短路时的动稳定度和热稳定度是否符合要 求。从选择来讲,一般先按断路器的使用场合,环境条件来选择型号,然后再选 择其额度电压,额度电流,最后校验断流容量和动稳定度,热稳定度。现在由于 成套装置应用较为普遍, 断路器大多选择户内型的如果是户外式变电所,则放置 在户外的断路器应选择户外型的。具体选择条件如下: (1)低 压 断 路 器 的 额 度 电 压 应 该 大 于 或 等 于 安 装 处 的 额 度 电 压 。

U

N

?

U

WN



(2)低压断路器的额度电流应大于它的计算电流。

I

WN

?

I

30

低压断路器的全型号和表示含义如下:

19

吊车与水泵站这条干线上断路器与隔离开关选择方案如下:
n

P30.1= K ? p

? P30.i
i ?1

=0.9*(99+19.8+2.7)=109.35KW
n

Q30.1= K ? p ? P30.i =0.9*(56.4+11.3+1.54)=62.32Kvar
i ?1

S
I

= 30.1

P30.1 ? Q
2

2

30.1

=125.86KVA

30.1

=

S 3U

30.1 N

=191.23A

Ipk=0.9*(4.8+6.4)+1306.31=1316.39A

断路器选择 DZ20-200M/200,隔离开关选择 NH3-25 电焊机这条干线断路器与隔离开关选择方案如下: P30.2=K ? p ? P30.i =0.9*(13.65+72+4.95)=81.54KW
i ?1 n

Q30.2=K ? p ? P30.i =0.9*(18.15+54+2.8)=67.46Kvar
i ?1

n

S
I

= 30.2

P30.2 ? Q
2

2

30.2

=105.83KVA

30.2

=

P 3U

30.2 N

=160.79A

20

Ipk=0.9*12+695.66=706.46A 断路器选择 DZ20-200M/26,隔离开关选择 NH3-25。 锅炉房这条干线断路器与隔离开关选择如下:
n

P30.3=K ? p ? P30.i =0.9*(13.5+11+6.75)=28.13KW
i ?1

Q30.3=K ? p ? P30.i =0.9*(7.7+8.3+3.85)=17.87Kvar
i ?1

n

S
I

30.3

=

30.3

=

P ? Q =33.33KVA S =50.64A 3U
2 30.3 30.3
30.3 N

2

Ipk=0.9*(17+15)+279.18=307.98A 断路器选择 DZ20-100M/26,隔离开关选择 NH3-10。 生活区与无功功率补偿器选择经计算可选择熔断器式隔离开关选择 HR17B-100/3 由计算可知: 通风机上的断路器选择 DZ20L-100M/26 隔离开关选择 NH3-10 输送泵上的断路器选择 DZ20L-200M/100 隔离开关选择 NH3-10 其他负荷之路上的断路器选择 DZ20L-50M/40 隔离开关选择 NH3-25

低压侧总负荷上的断路器选择 DZ20L-225M/100 隔离开关选择 NH3-25

21

22

第七章 低压刀开关和高压隔离开关的选择与校验
7.1 高压隔离开关的选择与校验
由于高压隔离开关主要是用于电气隔离而不能分断正常负荷电流和短路电 流,因此,只需要选择额度电压和额度电流,校验短路故障时的动稳定度和热稳 定度,而不必考虑断流能力的选择。在成套高压开关柜中,生产厂商不仅会提供 各种配置的开关柜方案号, 并配有柜内设备型号, 用户可按厂商提供的型号选择, 也可以自己指定设备型号。具体的选择条件为: 高压隔离开关的额度电压应大于或等于安装处的线路额度电压

U

N

?

U

WN

=380V。

(1)高压隔离开关的额度电流应大于通过它的计算电流 (2)高压隔离开关的动稳定度校验 或

I

WN

?

I

30

=55.4A

i
I

max

? ish

(3)

=17.32A

I

max

? I sh

(3)

=10.25A
2 t

(3)高压隔离开关的热稳定度校验

t?

I t
?

(3) 2

ima

根据该毕业设计的要求和计算结果得:高压侧线路的的计算电流 55.4A,三 相短路最大电流为 10.25KA,三相短路容量为 123.46MVA,短路冲击电流的有效 值为 17.31KA。由课本的附表查得 GW8 -10T/400。
6

23

7.2 低压刀开关的选择与校验
刀开关的选择如下:1.刀开关的额定电压应等于或大于电源额定电压,额定 电压应等于或大于电路工作电流。若用刀开关控制小型电机,应考虑躲过电动机 启动电流的 2.4(星三角启动)倍进行选择,选择额定电流较大的开关。刀开关 通断能力和其他性能均应符合电器的要求。2.刀开关断开负载电流时,应不大于 允许断开电流值,一般结构的刀开关不允许带负荷操作,但有灭弧室的刀开关, 可做不频繁带负荷操作。3.刀开关所在线路的三相短路电流不应超过规定的动、 热稳定值。4.低压隔离开关的额度电压应大于或等于安装处的线路额度电压

U

N

?

U

WN

。5.低压隔离开关的额度电流应大于通过它的计算电流 UWN ?

I

30



24

第八章 电流互感器、母线、避雷器、高压熔断器的选择与 校验
8.1 电流互感器的选择
电流互感器的选择与校验有一下几种条件: (1)电流互感器额度电压应不低于装设地点线路的额度电压。 (2)根据一次侧的负荷计算电流 I 30 ,选择电流互感器的变流比。

K ?I /I
i 1N

2N

式中, I 1N 为电流互感器的一次侧额度电流, I 2 N 为二次侧的额度电流,一般为 5A。 根据本毕业设计的项目要求计算出总的计算电流 I 3 0 =

S 3U
30

,则电流互感
N

器的变流比应选择 1500:5。保护用的电流互感器为保证其准确度要求,可以将 变比选的大一些。 (1)电流互感器的类型和结构应与实际安装地点的安装条件, 环境条件相适应。 所以变压器二次侧电流互感器选择的型号为 LMZJ1-0.5。电容补偿柜处的电流互 感器选择的型号为 LCZ-35。其余六条支路的电流互感器都选择型号为 LQJ-10。

8.2 母线的选择与校验
初选为 LMY-40×4 a.校验动稳定度 母线在三相短路时所受的最大电力 l:水平平放,档距为 900 mm,档数大于 2, 相邻两母线的轴线距离为 1600 mm.

25

F (3) =

3 ish

( 3) 2

l / a × 10-7N/A2=

3 × (9.3 × 103A)2 × 0.9m/0.16m ×

10-7N/A2=84.3N 校验母线短路时动稳定度
(3) (3) 母线在 F 作用时弯曲力矩为 M = F l /10=84.3N×0.9m/10=7.6Nm
2 母线截面系数为 W = b h /6= (0.04m)2×0.004m/6=10.7×10-7m3

故母线在三相短路时所受到的计算应力为

? C = M / W =7.6Nm/10.7×10-7m3=7.1×106Pa=7.1 MPa
而硬铝母线的允许应力为 b. 校验热稳定度 求母线满足短路热稳定度的最小允许截面,查表得 C =87AJs/mm2,而
t ima

? al =70 MPa> ? C =7.1 MPa

由此可见,所选母线满足短路动稳定度的要求。

t t t = k +0.05= op + oc +0.05=0.5+0.2+0.05 s =0.75s
( 3)

故 Amin = I k

t ima

/ C =3.6×103A× 0.75 s/87 AJs/mm2=35.8 mm2
A

由于母线实际截面为

=40×4 mm2=160 mm2> Amin =35.8 mm2

因此所选母线满足短路热稳定度要求。

8.3 避雷器
选为 FS-10(阀型避雷器)全长 380 mm,需安装在 120m 高处。

8.4 高压熔断器的选择
多台电动机直接启动总保护熔体额定电流=(1.5~2.5)倍各台电动机之和。 初选 RN1-10/75 型 高压熔断器的选择校验表 序 号 1 2 装设地点的电气条件 项目
UN

RN1-10/40 型熔断器 项目 数据 10kV 75A 结论 合格 合格

数据 10kV 55.4A

UN
IN

I 30

26

3

Ik

( 3)

6.79kA

I oc

8.6kA

合格

27

第九章 低压成套配电装置
9.1 概述
低压成套配电装置包括配电柜和配电箱, 它们是按照一定的线路方案将有关 的低压一、 二次设备组装在一起的一种成套配电装置, 在低压配电系统中做控制、 保护合计量之用。

9.2 低压配电柜的选择方案
低压配电柜有固定式、抽屉式、及混合式三种类型。其中固定式的所有电器 元件都为固定安装、固定接线;而抽屉式配电柜,电器元件是安装在各个抽屉里 的,在按照一、二次接线方案将有关功能单元的抽屉叠装在封闭的金属柜里,可 按需要推入或抽出;混合式安装方式为固定和插入混合安装。 固定式低压配电柜结构简单, 价格低廉, 应用广泛。 目前使用较广的有 PGL、 GGL、GGD 等系列。动力照明柜选择 GGD 型低压固定式开关柜的。 GGD 的型号参数: GGD 型低压配电柜为冷弯型材局部焊接拼装而成。框架分别有按 E=200mm 和 E=100mm 模数排练的安装孔,以适应装配的通用性,柜体正面采用不对称双门结 构(800mm+200mm)或整体单门结构(600mm、800mm) 抽屉式低压配电柜。具有体积小,结构新颖,通用性好,安装维护方便,安 装可靠等优点,因此,被广泛用于工矿企业和高层建筑,馈电,照明,电动机控 制及功率补偿之用。 国外的低压配电柜几乎都为抽屉式,尤其是大容量的还有做 成手车式的。目前常用的抽屉式配电柜有 BFC、GCL、GCK 等系列。 由于本项目在施工过程中动力设备比较多,且复杂,所以选择 GCK 型抽屉式 低压配电柜,该系列产品用于厂矿企业及建筑物的动力配电、电动机控制、照明 等配电设备的电能转换分配控制及集中控制之用 GCK 型号和参数:

28

GCK1 系列电动机控制中心是由各功能单元组合而成的多功能控制中心,这 些单元垂直重叠安装在封闭式的金属柜内,柜体共分水平母线区、垂直母线区、 电缆区和设备安装区等四个互相隔离的区域功能单元分别安装在各自的小室内。 当任何一个功能单元发生故障时,均不影响其他单元,可以防止事故扩大,本产 品适用于交流 380V、50HZ 电路中

29





在本次的设计当中, 我得到了各位老师的精心教导和热情帮助。在我做毕业 设计遇到问题时他们总能及时的给予我帮助与解答,使我的设计能够顺利的完 成。同时我也要感谢电气工程系的领导和老师,时刻关心我们的设计进展,为我 们排忧解难。在此,我谨向所有导师表示崇高的敬意和衷心的感谢! 在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自 己工作能力的信心, 相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且通过 这次设计大大提高了我的动手能力, 使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难 和成功时的喜。由于本人能力有限,设计中难免有错漏之处,敬请广大老师批评 指正,设计者将虚心接受改正。

30

参 考 文 献
1 江文、许慧中编。供配电技术。北京:机械工业出版社,2005。 2 刘介才编。现代电工技术手册。北京:中国水利水电出版社,2002。 3 焦留成编。供配电设计手册。北京:中国计划出版社,1999。 4 张占松、杨宜民、许立梓编。现代电工手册。广州:广东科技出版社,1997。 5 陈海军编。牵引供变电技术。北京:中国铁道出版社,2011。

31

附录
附录 1 子龙大桥桥梁外用电设备及技术参数
序 号 1 压缩机 设备名称 规 格 型 生产厂家 号 电 动 空 气 LWJ-22/ 7 咸阳秦渭 数 功 2 72 率 电机型号及技术参数 Y315M-8;72KW,152.8A, 92%,cos ? =0.81,740r/min, 角接, K st ? 6.5 2 塔吊 LGJ-22/ 8 咸阳 移山压 7 缩机 有限公 司 接, K st ? 7.1 3 电焊机 ZX7-400 大众焊机 3 20 25 Y2-315M-2;25KW, ,94.5%,c os ? =0.91,2975r/min, 角

量 (KW)

?
I

N 1N

? 60%,U 1N ? 380 V, ? 31A, S e ? 16KVA,

cos? ? 0.95,? ? 83%

4

水泵

4

41

Y132S1-2;41KW,103A 85.5%,cos ? =0.88,2900r/m in,角接, K st ? 7

32

附录 2 元器件列表
序 号 1 T S9-1000/10 1 设备名称 规格型号 数量 序 号 10 QF8,QF9,QF10, QF11,QF13,QF1 4,QF15 2 QS
GW86 -10T/400

设备名称

规格型号 DZ20L-22 5 DZ20L-10 0 HD12-100 /31

数量 7

1

11

QF17,QF18,QF1 9

18

3

FU

RN1-10/75

1

12

QK6,QK16,

17

4

F

FS-10 (阀型避雷 1 器)

13

QK1, QK7, QK27, QK37HD12 QK28,QK29 -200/31 QK35HD12 -800/31

5

5

支 路 电 流 LQJ-10 互感器

1

16

QK38

1

33

附录 3 装置式主接线图

34

35


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