1、2010年度課程設(shè)計(jì)某冶金機(jī)械修造廠35KV降壓變電所設(shè)計(jì)（繼電保護(hù)）院 系： 工學(xué)院 專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí)： 08級(jí) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 2010年12月一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)（一）設(shè)計(jì)題目某冶金機(jī)械修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（二）設(shè)計(jì)要求 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求，選擇整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，給出設(shè)計(jì)圖樣。（三）設(shè)計(jì)依據(jù)1、工廠總平面布置圖 另附（參看圖一）2、工廠生產(chǎn)任務(wù)、規(guī)模及產(chǎn)品規(guī)格 本廠主要承擔(dān)全國(guó)冶金工業(yè)系統(tǒng)礦

2、山、冶煉和軋鋼設(shè)備的配件生產(chǎn)，即以生產(chǎn)鑄造、鍛壓、鉚焊、毛坯件為主體。年生產(chǎn)規(guī)模為鑄鋼件10000t，鑄鐵件300t，鍛件100t，鉚焊件2500t。3、工廠各車間負(fù)荷情況及車間變電所的容量（如表1-1和表1-2）4、供用電協(xié)議1）、工廠電源從供電部門某220/35KV變電站以35KV雙回架空線引入本廠，其中一路作為工作電源，另一路作為備用電源。兩個(gè)電源不并列運(yùn)行。變電站距廠東側(cè)8KM。2）系統(tǒng)的短路數(shù)據(jù)（如表1-3所示）其供電系統(tǒng)圖，如圖1-1所示。3）供電部門對(duì)工廠提出的技術(shù)要求：區(qū)域變電站35KV饋電線路定時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置的整定時(shí)間Top=2S，工廠總降壓變電所保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不得大于1.

3、5S。工廠在總降壓變電所35KV電源側(cè)進(jìn)行能量計(jì)量。工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得低于0.9。4）工廠自然條件 本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為21，年最低氣溫為2，年最熱月平均最高氣溫為30，年最熱月平均氣溫為25，年最熱月地下0.8m處平均氣溫為25，當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。5）地質(zhì)水文資料 本廠所在地區(qū)平均海拔200m，地層以砂粘土為主，地下水位為3m。（四）設(shè)計(jì)任務(wù)1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（目錄、負(fù)荷計(jì)算表、互感器類型的選擇、降壓所繼電保護(hù)的整定、防雷保護(hù)和接地裝置的設(shè)計(jì)、繼電保護(hù)及防雷保護(hù)圖、附錄參考文獻(xiàn)）2、設(shè)計(jì)圖樣（五）設(shè)計(jì)時(shí)間2010年12月16日至2010年12

4、月30日（兩周） 指導(dǎo)教師 年 月 日?qǐng)D一 某冶金機(jī)械制造廠總平面圖二、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄一、工廠總平面圖3二、負(fù)荷計(jì)算表5三、互感器的要求及選擇6四、變電所繼電保護(hù)的整定7五、防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)10六、工廠總平面布置圖12七、附錄主要參考文獻(xiàn)131、負(fù)荷計(jì)算1.1負(fù)荷計(jì)算 各廠房的負(fù)荷計(jì)算如表1-1所示表1-1 各車間380V負(fù)荷計(jì)算表 序號(hào)車間（單位）名稱設(shè)備容量KW需要系數(shù)功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷車間變電所代號(hào)變壓器臺(tái)數(shù)及容量KVAP30/kwQ30/kvarS30kVAI30/A1鑄鋼車間20000.40.651.178009361231318708NO.1車變2X8002鑄鐵車間10000

5、.40.701.02400408571.3787.16NO.2車變2X400砂庫(kù)1100.70.61.3377102.41128.13194.67小計(jì)31100.661.13477510.41699.52152.63鉚焊車間12000.30.451.983607138001213.3NO.3車變1#水泵房280.750.80.75211626.2539.84小計(jì)12280.442.9381729826.251253.144空壓站3900.850.750.88331.5291.72442671.57NO.4車變1X500機(jī)修車間1500.250.651.1737.543.957.787.7鍛造車

6、間2200.30.551.5266100.3120.1182.4木型車間1860.350.601.3365.185.58108.5168.9制材廠200.280.61.335.66.339.3314.2綜合樓200.9101801827小計(jì)9861.06523.7529.9755.021146.75鍋爐房3000.750.80.75225168.75281.25427.32NO.5車變1X3152#水泵房280.750.80,752115.7526.2539.88倉(cāng)庫(kù)（1、2）280.30.651.1726.430.940.6362.73污水提升站140.650.80.759.16.8311.

7、3817.28小計(jì)4300.770。.83281.5222.3359.5546.21表1-2 各車間6kv高壓負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間（單位）名稱高壓設(shè)備名稱設(shè)備容量KW需要系數(shù)功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ30/kvarS30kVAI30/A1鑄鋼車間電弧爐2X12500.90.870.5722501282.52589.8248.92鑄鐵車間工頻爐2X2000.80.90.48320153.6354.9634.23空壓站空壓機(jī)2X2500.850.850.62425263.5500.148小計(jì)0.91269624773660323.4表1-3 區(qū)域變電站系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路容量系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)短路

8、容量最大運(yùn)行方式S.max=200MVA最小運(yùn)行方式S.max=175MVA2、互感器的要求及選擇2.1 電流互感器 在高壓電網(wǎng)中，計(jì)量?jī)x表的電流線圈和繼電保護(hù)裝置中繼電器的電流線圈都是通過(guò)電流互感器供電的。這樣可以隔離高壓電，有利于運(yùn)行人員的安全，同時(shí)可以使儀表等繼電器的標(biāo)準(zhǔn)化。它的準(zhǔn)確度與它的二次側(cè)所接的負(fù)荷大小有關(guān)，即與它接入的阻抗大小有關(guān)。2.2電壓互感器 電壓互感器是測(cè)量高壓用的，其一次繞組與高壓電路并聯(lián)，額定電壓與電路電壓同一等級(jí)，二次繞組額定電壓均為100V，它的二次側(cè)不能短路運(yùn)行，所以它的兩側(cè)要裝熔斷器來(lái)切除內(nèi)部故障。2.3 35KV一次側(cè)高壓設(shè)備選擇其校驗(yàn)如下：（查表5-11

9、選擇一次設(shè)備的校驗(yàn)項(xiàng)目）2.3.1 電流互感器LQZ-35,600/5的校驗(yàn) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件imaxish；查表可知LQZ-35,600/5的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)為100,1S熱穩(wěn)定倍數(shù)為65（5S）額定電壓UN等于35KV滿足要求；額定電流IN=500A>ish=78.52A滿足要求；動(dòng)穩(wěn)定度：查資料表得動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)=100，Ki=600/5=65，根據(jù)校驗(yàn)公式熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度滿足要求。2.3.2 電壓互感器JD6-35、35/0.1校驗(yàn) 額定電壓等于UN=35KV 35KV滿足要求。3、變電所繼電保護(hù)的整定3.1 35KV主變壓器保護(hù)裝置設(shè)計(jì)對(duì)變壓器的下列故障及異常運(yùn)行的方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)

10、裝置1） 變壓器內(nèi)部故障有繞組相間短路、繞組匝間短路及其出現(xiàn)的相間短路何在中性點(diǎn)直接接地單相接地故障采用裝設(shè)瓦斯保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。2） 外部相間短路引起的過(guò)流采用過(guò)流保護(hù)，如果過(guò)電流時(shí)限保護(hù)超過(guò)0.5S可采用電流速斷保護(hù)。3） 過(guò)負(fù)荷保護(hù)。4） 變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障，要設(shè)置溫度保護(hù)。3.1.1 主變壓器的繼電保護(hù)裝置1）裝設(shè)瓦斯保護(hù) 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)作用于斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。當(dāng)變壓器安裝處電源側(cè)無(wú)斷路器或短路開(kāi)關(guān)時(shí)，可作用于信號(hào)。2）變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 10000KVA及以上的單獨(dú)運(yùn)行變壓器和6300KV

11、A及以上并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。6300KVA及以下單獨(dú)運(yùn)行的重要變壓器，亦可裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。3）裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)（已知高壓配電所進(jìn)線上的計(jì)算電流I30=78.5）表3-1 短路計(jì)算結(jié)果表 （已知）短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KA三相短路容量/KVAIk(3)I(3)I(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)K-12.042.042.045.203.0845.5K-24.044.044.047.434.4044.1定時(shí)限過(guò)流保護(hù) 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5A利用式（6-2）其中IOP=KrelKwIl.max/(KreKi;Il.max)=2I30; Krel=1

12、.2; Kw=1; Kre=0.8; Ki=500/5; 動(dòng)作電流為：Iop=1.2X1X157/(0.8X100)=2.355A,整定為3A。所以采用DL-10型繼電器。過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 利用式（6-4）Sp= Ik.min/Iop.1;其中Ik.min= Ik-2(2)/ Kt;因此保護(hù)靈敏系數(shù)為：Sp=1X0.866X2040/(100X3)=5.89>1.5滿足靈敏系數(shù)的要求。反時(shí)限多電流保護(hù) 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5A動(dòng)作電流 Iop=KrelKwIl.max/(KreKi )；其中Il.max=2I30; Krel=1.3; Kw=1; Kre=

13、0.8; Ki=500/5;Iop=1.3X1X2X5000A/(0.8X100X1.735X35)=2.68A，整定為3A。所以采用GL-22/5型電流繼電器。動(dòng)作時(shí)限Top整定為;0.5S.過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 利用式（6-4）Sp= Ik.min/Iop.1;其中Ik.min= Ik-2(2)/ Kt=0.866X2040/(100X3)=5.89(查表3-1可知);因此保護(hù)靈敏系數(shù)為：Sp=1X/1=5.89>1.5滿足靈敏系數(shù)的要求。4)裝設(shè)電流速斷保護(hù) 利用GL-22/5繼電器的電流速斷裝置。 速斷電流的整定。Iqb=KrelXKwXImax/(KiXKt)Krel=1.

14、4，Kw=1，Imax=2.04KA，Ki=500/5=100,Kt=35/10=3.5; Ik.max=Ik-2(3)=204KA因此速斷電流為： Iqb=1.4X1X2040/(100X3.5)=8.16A,整定為9A。速斷電流倍數(shù)整定為： Kqb=Iqb/Iop=9/3=3,即整定為3倍（可不為整數(shù)，但必須在28之間） 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)：Ik.min=Ik-1(2)=0.866X2.04KA=1.77KA,Ipb.1=IqbKi/Kw=6AX100/1=0.6KASp=1.77/0.6=2.95，按GB5006292規(guī)定，電流保護(hù)（含電流速斷保護(hù)）的最小靈敏系數(shù)為 1.5，因此

15、這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)滿足要求的。5)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù) 過(guò)負(fù)荷動(dòng)作電流的整定計(jì)算Iop=(1.2-1.25)Ii。n/Ki=78.52/100=0.79A，整定為1A。所以采用DL-10型電流繼電器。動(dòng)作時(shí)限Top整定為10S。以躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)，當(dāng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)起動(dòng)后，在達(dá)到時(shí)限后仍未返回，則動(dòng)作ZDJH裝置。3.2 10 KV主變壓器保護(hù)裝置設(shè)計(jì)(1)800KVA變壓器保護(hù)裝置1）裝設(shè)瓦斯保護(hù) 2）定時(shí)限過(guò)流保護(hù) 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5A動(dòng)作電流為：IOP=KrelKwIi.max/(KreKi)Iop=1.2X1X157.04/(0.8X100)=3.1A,

16、整定為4A。所以采用DL-10型繼電器。動(dòng)作時(shí)限Top整定為1S過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 利用式（6-4）因此保護(hù)靈敏系數(shù)為：Sp=1X0.866X4040/(100X4)=8.7>1.5滿足靈敏系數(shù)的要求。反時(shí)限多電流保護(hù) 采用兩相繼電器式接線電流互感變化電流500/5A動(dòng)作電流 Iop=KrelKwIi.max/（KreKi） Iop=1.3X1X2X800A/（0.8X100X1.735X10）=1.49A，整定為2A。所以采用GL-22/5型電流繼電器。動(dòng)作時(shí)限Top整定為;0.5S.過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn) 利用式（6-4）因此保護(hù)靈敏系數(shù)為：Sp=1X0.866X4040/(

17、100X4)=8.7>1.5滿足靈敏系數(shù)的要求。4)裝設(shè)電流速斷保護(hù) 利用GL-22/5繼電器的電流速斷裝置。 速斷電流的整定 速斷電流：Iqb=KrelXKwXImax/(KiXKt)Kre=1，Kw=1，Imax=2.04KA，Ki=500/5=100,Kt=10/0.4=25;Ik.max=Ik-2(3)= 4.04KA;因此速斷電流為： Iqb=1.4X1X4040/(100X25)=2.26A,整定為4A。速斷電流倍數(shù)整定為： Kqb=Iqb/Iop=4/2=2,即整定為2倍（可不為整數(shù)，但必須在28之間） 電流速斷保護(hù)靈敏系數(shù)的檢驗(yàn)：Ik.min=Ik-1(2)=0.866X

18、4.04KA=3.49KA,Ipb.1=IqbKi/Kw=5AX100/1=0.5KASp=3.49/0.5=6.5，按GB5006292規(guī)定，電流保護(hù)（含電流速斷保護(hù)）的最小靈敏系數(shù)為 1.5，因此這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)滿足要求的。5)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù) 過(guò)負(fù)荷動(dòng)作電流的整定計(jì)算Iop(01)=(1.2-1.25)Ii。n/Ki=78.52/100=0.79A，整定為1A。所以采用DL-10型電流繼電器。動(dòng)作時(shí)限Top整定為10S。以躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)，當(dāng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)起動(dòng)后，在達(dá)到時(shí)限后仍未返回，則動(dòng)作ZDJH裝置。3.3 防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)3.3.1變電所的防雷保護(hù)1、裝設(shè)避雷針或避雷帶（網(wǎng)）變配電所及其屋外配電裝置，應(yīng)裝設(shè)避雷針以防護(hù)直擊雷。2、裝設(shè)避雷器 用以防止雷電入侵波對(duì)變配電所電氣裝置特別是主變壓器的危害。（1）直擊雷的防護(hù) 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。 如變電所的住變壓器裝在室外或有露天配電裝置時(shí)，則應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包括整個(gè)變電所。如果變電所處在其他建筑物的直擊雷防護(hù)范圍以內(nèi)時(shí)，則可不必