《工廠供電課程設(shè)計》課程設(shè)計報告機械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

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1、XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息學(xué)院 《工廠供電課程設(shè)計》課程設(shè)計報告 課題：機械廠供配電系統(tǒng)設(shè)計 系 別： 信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 樓宇智能化工程技術(shù) 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 《建筑供配電與照明》課程設(shè)計任務(wù)書 課程設(shè)計題目： 某工業(yè)建筑降壓變電所的電氣設(shè)計 一、課程設(shè)計要求及設(shè)計依據(jù)（資料）： 1） 課程設(shè)計要求 根據(jù)本廠所能取得的電源及

2、用電負(fù)荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量，選擇變電所主結(jié)線方案及高低壓設(shè)備與進出線，確定二次回路方案，選擇并整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖樣。 2）課程設(shè)計依據(jù)（資料） ① 工廠總平面圖 機械廠總平面圖 ② 工廠負(fù)荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大利用負(fù)荷小時為3750h，日最大負(fù)荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余均屬三級負(fù)荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電

3、壓為220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計資料如下表所示。 工廠負(fù)荷統(tǒng)計資料 用電單位編號 用電單位名稱 負(fù)荷性質(zhì) 設(shè)備容量/kW 需要系數(shù) 功率因數(shù) （1） 鑄造車間 動力 320 0.35 0.70 照明 8 0.8 1.0 （2） 鍛壓車間 動力 260 0.25 0.60 照明 7 0.8 1.0 （3） 金工車間 動力 200 0.25 0.60 照明 7 0.8 1.0 （4） 工具車間 動力 290 0.25 0.65 照明 7 0.8 1.0 （5） 電鍍車間 動力 300 0.6

4、0.75 照明 8 0.8 1.0 （6） 熱處理車間 動力 220 0.5 0.75 照明 7 0.8 1.0 （7） 裝配車間 動力 195 0.4 0.70 照明 7 0.8 1.0 （8） 機修車間 動力 125 0.25 0.60 照明 2 0.8 1.0 （9） 鍋爐房 動力 55 0.6 0.60 照明 1 0.8 1.0 （10） 倉庫 動力 10 0.3 0.70 照明 1 0.9 1.0 生活區(qū) 照明 230 0.8 1.0 ③ 供電電源情況 按照工

5、廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號為LGJ-120，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為1.15m；干線首端距離本廠約7km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為350MVA。此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護的動作時間為1.5s。為滿足貫徹二級負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為75km，電纜線路總長度為20km。 ④ 氣象資料 本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為35℃，年平均氣溫為20℃，年最低氣溫為-12.5℃

6、，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處平均溫度為25℃。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為30。 ⑤ 地質(zhì)水文資料 本廠所在地區(qū)平均海拔525m，地層以砂粘黃土為主，地下水位為3m。 ⑥ 電費制度 本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量計為18元/kVA，動力電費為0.20元/kWh，照明電費為0.50元/kWh。工廠最大負(fù)荷時的功率因數(shù)不得低于0.93。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費：6~10kV為800元/kVA。

7、 二、課程設(shè)計進度： 時間 設(shè)計內(nèi)容 備注 第十一周 下達(dá)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，明確畢業(yè)設(shè)計的具體要求和應(yīng)完成的設(shè)計任務(wù)。 第十二周 負(fù)荷計算和無功功率補償。利用需要系數(shù)法進行負(fù)荷計算，經(jīng)無功功率補償后功率因數(shù)不得低于0.90。 第十三周 變電所位置和型式、主變壓器的選擇以及變電所主結(jié)線方案的設(shè)計。滿足安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的要求。 短路電流的計算。合理選擇短路點，確定基準(zhǔn)值，利用標(biāo)幺值法計算各短路點的參數(shù)并繪制成表格。 第十四周 變電所一次設(shè)備及進出線的選擇與校驗。必須按照變電所一次設(shè)備及進出線選擇與校驗的相應(yīng)條件與項目進行此項工作，以確保運行的安

8、全可靠。 第十七周 變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定、防雷保護和接地裝置的設(shè)計。 第十八周第十九周 畢業(yè)設(shè)計說明書的撰寫 三、課程設(shè)計教材及主要參考文獻(xiàn)（資料）： [1]孫麗華主編.電力工程基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社 [2]劉介才主編.工廠供電簡明設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1993 [3]劉介才主編.工廠供電.北京：機械工業(yè)出版社 [4]段建元編.工廠配電線路及變電所設(shè)計計算.北京：機械工業(yè)出版社，1982 [5]劉介才主編.工廠供電設(shè)計指導(dǎo).北京：機械工業(yè)出版社，1999 目 錄 一、緒論 1

9、（一）工廠供電的意義 1 （二）工廠供電的原則 1 （三）設(shè)計內(nèi)容及步驟 2 二、負(fù)荷計算和無功功率補償 3 （一）負(fù)荷計算的方法 3 （二）負(fù)荷計算結(jié)果 4 （三）無功補償容量 5 三、變電所位置和型式的選擇 5 （一）配電所所址選擇的一般原則 5 （二）變電所位置和形式的選擇 6 四、變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的選擇 6 （一）方案選擇原則 6 （二）變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 7 （三）變電所主變壓器容量選擇 7 五、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計 8 （一）變配電所主結(jié)線的選擇原則 8 （二）主結(jié)線方案選擇 9 六、短路電流的計算 10 （一）采用標(biāo)幺制法

10、進行短路計算 10 （二）下面采用標(biāo)么制法進行短路電流計算。 11 七、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 13 （一）、10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 如表7.1 13 （二）、380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 如表7.2 14 八、變電所進出線的選擇與校驗 14 （一）、高壓線路導(dǎo)線的選擇 15 （二）、低壓線路導(dǎo)線的選擇 15 九、變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定 16 （一）二次回路方案選擇 16 (二)變配電站的保護裝置 16 十、防雷保護和接地裝置的設(shè)計 17 （一） 防雷設(shè)備和措施 17 （二）接地與接地裝置 19 十一、總結(jié) 19 27 一

11、、緒論 （一）工廠供電的意義 眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的必重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)

12、生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(shè)，也具有重大的作用。 （二）工廠供電的原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、GB50053-94《10kv及以下設(shè)計規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則： 1、遵守規(guī)程、執(zhí)行政策 必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金

13、屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。 2、安全可靠、先進合理 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。 3、近期為主、考慮發(fā)展 應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴建的可能性。 4、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧 按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。 （三）設(shè)計內(nèi)容及步驟 全廠

14、總配電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。 1、負(fù)荷計算和電容補償 全廠總配電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進行的。求出全廠高壓總配電所計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、顯示計算結(jié)果。 按負(fù)荷計算求出總配電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需無功功率補償柜的規(guī)格和數(shù)量。 2、確定配電所的所址和形式 根據(jù)電源進線方向，綜合考慮設(shè)置高壓總配電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴建和備

15、用的需要，確定高壓總配電所的所址和型式。 3、配電所的主接線方案 根據(jù)負(fù)荷類別及對供電可靠性的要求進行負(fù)荷計算，選擇主接線方案，確定配電所主接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。 4、短路電流的計算，并選擇配電所的一次設(shè)備及其校驗 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算。求出各短路點的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇高壓配電設(shè)備，如斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗，并列表表示

16、。 5、選擇電源進線及工廠高壓配電線路 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，進行導(dǎo)線和電纜截面選擇時必須滿足發(fā)熱條件： 導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。 6、整定繼電及并選擇二次回路保護 為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運行，各用電設(shè)備，皆需設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算。 7、總配電所防雷保護和接地裝置的設(shè)計 參考本地區(qū)氣象及地質(zhì)資料，設(shè)計防雷接地裝置和接地裝置。 8、車間自然條件 ⑴ 氣象資料 ① 車間內(nèi)最熱月的平均溫度30℃。 ② 地中

17、最熱月的平均溫度為25℃。 ③車間環(huán)境屬于正常干燥環(huán)境。 ⑵ 地質(zhì)水文資料 車間原址為耕地，地勢平坦，地層以黃土為主，地下水位為3m，本廠所在地區(qū)平均海拔525m。 二、負(fù)荷計算和無功功率補償 （一）負(fù)荷計算的方法 負(fù)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。 本設(shè)計將采用需要系數(shù)法予以確定。 所用公式有： 有功功率 P=KP 無功功率 Q= Ptan 視在功率 S= 計算電流 I= （二）負(fù)荷計算結(jié)果 見表2.1 表2.1 機械廠負(fù)荷計算表 車間編號 車間名稱 負(fù)荷類別 設(shè)備容量/kW 需要系數(shù) 功率因數(shù) t

18、an P Q S I 1 鑄造車間 動力 320 0.35 0.70 1.02 112.48 108.53 156.30 237.76 照明 8 0.8 1.0 0 2 鍛壓車間 動力 260 0.25 0.60 1.33 67.07 82.13 106.03 161.29 照明 7 0.8 1.0 0 3 金工車間 動力 200 0.25 0.60 1.33 52.82 63.17 82.34 125.26 照明 7 0.8 1.0 0 4 工具車間 動力 290 0.2

19、5 0.65 1.17 74.20 80.58 109.54 166.62 照明 7 0.8 1.0 0 5 電鍍車間 動力 300 0.6 0.75 0.88 177.08 150.48 232.38 353.49 照明 8 0.8 1.0 0 6 熱處理車間 動力 220 0.5 0.75 0.88 109.82 91.96 143.24 217.88 照明 7 0.8 1.0 0 7 裝配車間 動力 195 0.4 0.70 1.02 79.42 75.58 109.64

20、 166.77 照明 7 0.8 1.0 0 8 機修車間 動力 125 0.25 0.60 1.33 31.21 39.48 50.33 76.56 照明 2 0.8 1.0 0 9 鍋爐房 動力 55 0.6 0.60 1.33 32.11 41.70 52.63 80.05 照明 1 0.8 1.0 0 10 倉庫 動力 10 0.3 0.70 1.02 3.71 2.90 4.71 7.16 照明 1 0.9 1.0 0 生活區(qū) 照明 230 0.8 1.0 0

21、 174.80 0 174.80 265.90 合計 / / / / / 775.29 962.85 1236.18 1880.41 二次低壓側(cè) K∑p=0.9 　0.95 　 823.24 662.87 1056.94 1607.75 K∑q=0.9 一次高壓側(cè) =13.29 0.91 836.53 380.02 918.80 1397.63 =53.15 （三）無功補償容量 Pc=Kd*Pe; Qc=Pc*tanφ Sc=√Pc2+Qc2; Ic=S

22、c/√3*UN 注釋 Pc:：有功計算負(fù)荷 Ic 計算電流 Qc:無功計算負(fù)荷 UN：額定電壓 Sc ：總計算負(fù)荷 ΔPt ：變壓器有功功率損耗 K∑p :有功功率的同時系數(shù) ΔQt ：變壓器無功功率損耗 K∑q:無功功率的同時系數(shù) 由于高壓側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)低于電廠要求的

23、0.9，故需采用無功功率補償。 根據(jù)功率補償方法可知，所用設(shè)備均為低壓設(shè)備，根據(jù)所給材料，可采用PGJ1型低壓無功功率自動補償。 已知 補償前 cosφ1=0.69; 欲 補償后 cosφ2=0. 92 綜上所述所需補償?shù)娜萘浚? =823.24(0. 9－0.95 )KVar≈312.8Kvar 選用PGL1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用主屏一臺和輔屏四臺，總計容量為84Kvar4=336Kvar. 可得二次側(cè)補償后 Sc’=√823.242+(662.87-336)2=885.76kva △P

24、’=0.015 Sc’=0.015*885.76=13.29kW; △Q’=0.06 Sc’ =0.06*885.76=53.15 kvar; 變壓器一次側(cè)補償后 Pc‘= Pc+△P’=823.24+13.29=836.53kW; Qc’=( Qc- Qcc’)+△Q’=(662.87-336)+53.15=380.02kvar; Sc’=√Pc’2+Qc’2=√836.532+380.022=918.80kva; cosφ2’=836.53/918.80=0.91滿足設(shè)計要

25、求 可見，補償前車間變電所變壓器容量應(yīng)選10000KVA，補償后選800KVA即滿足要求 根據(jù)功率補償計算，得出補償前后變壓器兩側(cè)容量、功率因數(shù)的對比，見表3： 表2.2 補償功率計算 無功功率補償 Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA 功率因數(shù) 補償前二次低壓側(cè) 823.24 662.87 1056.94 0.9 PGJ1補償 336 補償后二次低壓側(cè) 823.24 326.87 885.76 0.96 主變壓器功率損耗 補償后一次高壓側(cè) 836.53 380.02 918.80 0.91>0.9 三、

26、變電所位置和型式的選擇 （一）配電所所址選擇的一般原則 1、盡量接近負(fù)荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 2、進出線方便，特別是要便于架空進出線。 3、接近電源側(cè)，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。 4、設(shè)備運輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸。 5、不因設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所，無法避開時， 應(yīng)有防震和隔熱的措施。 6、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。 7、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室和其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。 8、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正下方或正上方，且不應(yīng)設(shè)在有

27、火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方。當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50058-1992《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。 9、不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。 （二）變電所位置和形式的選擇 變電所的位置i應(yīng)盡量接近負(fù)荷中心。工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來確定，計算公式為： X=P1X1+P2X2+P3X3+…/P1+P2+P3+… Y=P1Y1+P2Y2+P3Y3+…/P1+P2+P3+… 通過計算工廠的負(fù)荷中心（2.51,4.92）在工具車間內(nèi)?？紤]到周圍環(huán)境和進出線方便，決定在工具車間內(nèi)建造變電所。 四、變電所主變壓器臺數(shù)和容量、類型的

28、選擇 （一）方案選擇原則 1、當(dāng)滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。 2、接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。 3、6～10KV固定式配電裝置的進線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。 4、采用6～10 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。 5、由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器。 （二）變電所主變壓器臺數(shù)的選擇 變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點和經(jīng)濟運行進行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級

29、負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。結(jié)合本廠的情況，考慮到二級重要負(fù)荷的供電安全可靠，故選擇兩臺主變壓器。 （三）變電所主變壓器容量選擇 每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件： 1）任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足： 2）任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：，即滿足全部二、三級負(fù)荷需求。 代入數(shù)據(jù)可得：=（0.6~0.7）630=（378~441）。 又考慮到本廠的氣象資料（年平均氣溫為），所選變壓器的實際容量：也滿足使用要求，同時又考慮到未來5~10年的負(fù)荷發(fā)展，初步取=1000 。考慮到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為SC3系列箱型干式變壓器。型號：SC3-1000/10

30、，其主要技術(shù)指標(biāo)如表4.1所示： 表4.1 SC3-1000/10的主要技術(shù)指標(biāo) 變壓器 型號 額定 容量 / 額定 電壓 /kV 聯(lián) 結(jié) 組型 號 損耗/kW 空載 電流 % 短路 阻抗 % 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SC3-1000/10 1000 10.5 0.4 Dyn11 2.45 7.45 1.3 6 （附：參考尺寸（mm）：長：1760寬：1025高：1655 重量（kg）：3410） 五、變電所主結(jié)線方案的設(shè)計 （一）變配電所主結(jié)線的選擇原則 (1).當(dāng)滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投

31、資。 (2).當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。 (3).當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結(jié)線。 (4).為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運行。 (5).接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。 (6).6～10KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。 (7).采用6～10 KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。 (8).由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出

32、線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。 (9).變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。 (10).當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。 （二）主結(jié)線方案選擇 降壓變電所主結(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制

33、方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。 1．變電所主變壓器的選擇 根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可以有下列兩種方案： （1）裝設(shè)一臺主變壓器 型式采用S9，而容量根據(jù)SN。T=630KVA>S30=504.8KVA選擇，即選一臺S9-630/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。 （2）裝設(shè)兩臺主變壓器 型式也采用S9，每臺容量按式SNT≈（0.6～0.7）S30選擇，即 SNT≈（0.6～0.7）504.8kVA=(302.9～353.36)kVA 因此選兩臺S9-400/10型低損耗配電變壓器。 主

34、變壓器的聯(lián)結(jié)組別均采用Yyn0。 2．變電所主結(jié)線方案的選擇 按上面考慮的兩種主變壓器的方案可設(shè)計下列兩種主結(jié)線方案： （1）裝設(shè)一臺主變壓器的主結(jié)線方案。 （2）裝設(shè)兩臺主變壓器的主結(jié)線方案。 （3）兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較（表3）。 表3 兩種主結(jié)線方案的比較 比較項目 裝設(shè)一臺主變的方案 裝設(shè)兩臺主變的方案 技 術(shù) 指 標(biāo) 供電安全性 滿足要求 滿足要求 供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求 供電質(zhì)量 由于一臺主變，電壓損耗略大 由于兩臺主變并列，電壓損耗略小 靈活方便性 只一臺主變，靈活性稍差 由于有兩臺主變，靈活性較好 擴建適應(yīng)性

35、 稍差一些 更好一些 經(jīng) 濟 指 標(biāo) 電力變壓器的 綜合投資額 由表2-8差得S9-630的單價為7.47萬元，而由表4－1查得變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為27.47萬元＝14.94萬元 由表2-8差得S9-400的單價為5.31萬元，因此兩臺綜合投資為45.31萬元＝21.24萬元，比一臺主變方案多投資6.3萬元 高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額 查表4-10得GG-1A(F)型柜按每臺3.5萬元計，查表得其綜合投資按設(shè)備價1.5倍計，因此其綜合投資約為41.53.5萬元＝21萬元 本方案采用6臺GG-1A(F)柜，其綜合投資約為61.53.5

36、萬元＝31.5萬元，比一臺主變方案多投資10.5萬元 電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費 參照表4-2計算，主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為3.706萬元（其余略） 主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費每年為6.752萬元，比一臺主變方案多耗3.046萬元 交供電部門的一次性 供電貼費 按800元/kVA計，貼費為6300.08萬元＝50.4萬元 貼費為24000.08萬元＝64萬元，比一臺主變方案多交13.6萬元 從上表可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺主變的主結(jié)線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主結(jié)線方案，但按經(jīng)濟指標(biāo)，則裝設(shè)一臺主變的方案遠(yuǎn)優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變的方案，因此決定采用裝設(shè)

37、一臺主變的方案。（說明：如果工廠負(fù)荷近期有較大增長的話，則宜采用裝設(shè)兩臺主變的方案。 六、短路電流的計算 工廠供電系統(tǒng)要求正常的不間斷的對負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。然而由于各種原因也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)正常運行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的電阻性短路。 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(biāo)幺制法（又稱相對單位制法）。 （一）采用標(biāo)幺制法進行短路計算 本廠的供電系統(tǒng)簡圖如圖（一）所示。采用兩路電源供線，一路為距本廠10km的饋電變電站經(jīng)LGJ-120架空線（系統(tǒng)按∞電源計），該干線首段所裝高

38、壓斷路器的斷流容量為350MVA；一路為鄰廠高壓聯(lián)絡(luò)線。下面計算本廠變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。 （圖一） （二）下面采用標(biāo)么制法進行短路電流計算。 1、 確定基準(zhǔn)值： 取，Uc1=10.5kV, 所以：I=5.50kA, I=144kA 2、計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗） 1) 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值： X==0.20 2) 架空線路的電抗標(biāo)么值：查手冊得X0=0.35Ω/km，因此： X=0.35(Ω/km)*10km*=3.18 3）電力變壓器的電抗標(biāo)么值：由

39、所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得%=4.5（聯(lián)結(jié)），因此： ===7.14 可繪得短路等效電路圖如圖6.2所示。 圖6.2 3、計算k-1點的短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 1) 總電抗標(biāo)么值： X= X+X=3.38 2) 三相短路電流周期分量有效值： I===1.63kA 3) 其他三相短路電流： I=I= I=1.63kA i=2.55 I=4.18kA I=1.51 I=2.48kA 三相短路容量：S==29.64MVA 4、計算k-2點短路電路總電抗標(biāo)么值及三相短路電流和短路容量 1) 總電抗標(biāo)么值：S= X+ X+ X//=6.95 2) 三

40、相短路電流周期分量有效值： I===20.72kA 3) 其他三相短路電流：I=I= I=20.7211.1kA i=1.84 I=38.12 kA I=1.09I=22.80kA 三相短路容量：S==14.36 MVA 七、變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 （一）10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 如表7.1 表7.1 10KV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 選擇校驗項目 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) UN IN I i I*t 數(shù) 據(jù) 10kV 57.7A 1.96kA 5.0k

41、A 7.3 一次設(shè)備型號規(guī)格 額定參數(shù) UN。e IN.e Ioc imax I2t..t 高壓少油斷路器SN10-10I/630 10KV 630A 16KA 40KA 512 高壓隔離開關(guān)GN6/8-10/200 10KV 200A 25.5KA 500 高壓熔斷器RN2-10 10KV 0.5A 50KA 電壓互感器JDJ-10 10/0.1KV 電流互感器LQJ-10 10KV 100/5A 31.8A 81 避雷器FS4-10 10KV 戶外隔離開關(guān)GW4-12/

42、400 12KV 400A 25KA 500 所選一次設(shè)備均滿足要求。 （二）380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 如表7.2 表7.2 380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 選擇校驗項目 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) UN IN I i I*t 數(shù)據(jù) 380V 總1320A 21.6kA 36.2kA 272 一 次 設(shè) 備 型 號 規(guī) 格 額定參數(shù) UN。e IN.e Ioc imax I2t..t 低壓斷路器DW15-1500/3D 380V 1500A 40kA 低

43、壓斷路器DZ20-630 380V 630A 30kA 低壓刀開關(guān)HD13-1500/30 380V 1500A 電流互感器LMZJ-0.5 500V 1500/5A 電流互感器LMZJ-0.5 500V 100/5A 所選一次設(shè)備均滿足要求。 八、變電所進出線的選擇與校驗 為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟電流密度；機械強度。 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低

44、壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。 （一）、高壓線路導(dǎo)線的選擇 架空進線后接了一段交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜YJV-350做引入線（直埋）高壓側(cè)計算電流所選電纜的允許載流量滿足發(fā)熱條件。 （二）、低壓線路導(dǎo)線的選擇 結(jié)合負(fù)荷計算，可得到由變電所到各個車間的低壓電纜的型號為： 電鍍車間：VV22-1KV-3120+170 兩根并聯(lián)； I=2072=414A>244A 鑄造車間：VV22-1KV-3240+1120 I=310A>201A 鍋爐房：VV22-1KV-3120+170 I=207A>67A 鍛壓車間：VV22

45、-1KV-3150+195 兩根并聯(lián) I=474A>251A 金工車間：VV22-1KV-3185+195 I=264A>194A 工具車間：VV22-1KV-3150+195 兩根并聯(lián) I=474A>280A 熱處理車間：VV22-1KV-3150+195 I=237A>176A 裝配車間：VV22-1KV-370+150 I=152A>122A 機修車間：VV22-1KV-350+135 I=129A>78A 倉庫：VV22-1KV-325+116 I=87A>16.2A 生活區(qū)：VV22-1KV-3185+195 兩根并聯(lián) I=2642=528A

46、>413A 另外，送至各車間的照明線路采用：銅芯聚氯乙烯絕緣導(dǎo)線BV型號。 九、變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定 （一）二次回路方案選擇 1、二次回路電源選擇 二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。 蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟性差。 考慮到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護方便。這里采用交流操作電源。 2、高壓斷路器的控制和信號回路 高壓斷路器的控制回路取決于操作機構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機構(gòu)的斷路器控制和信號回路。

47、 (二)變配電站的保護裝置 1、主變壓器的繼電保護裝置 （1）裝設(shè)瓦斯保護 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號;當(dāng)因嚴(yán)重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，則動作于跳閘。 （2）裝設(shè)反時限過電流保護 采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。過流保護動作電流的整定公式為 I=KK I/ KK 通過計算整定電流為9.5A。 因此過流保護動作電流I整定為10A。 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，故其過電流保護的動作時間可整定為最短的0.5S. 過電流保護靈敏系數(shù)的校驗 由公式 S= I/ I=3.41

48、>1.5 所以滿足靈敏系數(shù)1.5的要求。 （3）裝設(shè)電流速斷保護 利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)。 速斷電流的整定為K= I/ I=5.5 電流速斷保護靈敏系數(shù)的檢驗 S=1.55>1.5 因此這里的電流速斷保護滿足要求。 2、作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置 （1）裝設(shè)反時限過電流保護 采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。過流保護動作電流的整定公式為 I=KK I/ KK 通過計算整定電流為6.3A。 因此過流保護動作電流I整定為7A。 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

49、護的動作時間可整定為最短的0.5S. （2）裝設(shè)電流速斷保護 利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)。 3、變電所低壓側(cè)的保護裝置 （1）低壓總開關(guān)采用DW15-1500/3型低壓斷路器，三相均裝過流脫扣器。 （2）低壓側(cè)所有的出線上均裝設(shè)DZ20型低壓斷路器控制，其過流脫扣器可實現(xiàn)對線路短路故障的保護。 十、防雷保護和接地裝置的設(shè)計 （一） 防雷設(shè)備和措施 防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。 避雷器是用來防止雷電

50、產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。 防雷措施為： （1）架設(shè)避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10KV及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。 （2）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級的絕緣子，以提高線路

51、的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。 （3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 由于3～10KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導(dǎo)線，也不會引起線路斷路器跳閘。 （4）裝設(shè)自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對一般用戶不會有什么影響。 （5）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路

52、上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護間隙。 變配電所的防雷措施 （1）裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。 （2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。 避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的

53、架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。 （3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點不接地時（如IT系統(tǒng)），其中性點可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙。 在本設(shè)計中，配電所屋頂及邊緣敷設(shè)避雷帶，其直徑為8mm的鍍鋅圓鋼，主筋直徑應(yīng)大于或等于10mm的鍍鋅圓鋼。 （二）接地與接地裝置 電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體

54、用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。連接接地體與設(shè)備、裝置接地部分的金屬導(dǎo)體，稱為接地線。接地線在設(shè)備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。 接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點與接地網(wǎng)連接。 十一、總結(jié) 我做的是機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計.通過這次畢業(yè)設(shè)計，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進行一次設(shè)計所要經(jīng)歷的步驟，像低壓的設(shè)計。 這次設(shè)計使我對降壓配電系統(tǒng)及車間

55、變電所系統(tǒng)新的認(rèn)識，通過本次設(shè)計，所學(xué)到了很多以前在課堂上沒有學(xué)到的內(nèi)容。在設(shè)計過程中，學(xué)到了以下幾個方面：（1）知識系統(tǒng)化能力得到提高。設(shè)計過程中運用了很多的知識，因此如何將知識系統(tǒng)化就成了關(guān)鍵。如本設(shè)計中用到了工廠供電的絕大多數(shù)的基礎(chǔ)理論和設(shè)計方案，因此在設(shè)計過程中側(cè)重了知識系統(tǒng)化能力的培養(yǎng)，為今后的工作和學(xué)習(xí)打下了很好的理論基礎(chǔ)。（2）計算和微機應(yīng)用能力得到提高。通過本次鍛煉，使自己計算準(zhǔn)確度有了進步，對EXCEL、WORD等軟件更加熟練了。（3）自學(xué)能力提高。 總而言之，此次課程設(shè)計的完成帶給我了很大的收獲，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下了扎實的基礎(chǔ)。不久我們將走上工作崗位，這樣的學(xué)習(xí)機會對

56、我們來說已經(jīng)不多了，這次課程設(shè)計非常重要。 附錄I 變電所主結(jié)線圖 參考書目： [1] 劉介才.供配電技術(shù) [M]. 2版 北京：機械工業(yè)出版社，2005. [2] 蘇文成.工廠供電 [M]. 2版 北京：機械工業(yè)出版社，1990. [3] 李宗綱，等. 工廠供電設(shè)計 [M]. 長春： 吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1985 [4] 電氣制圖國家標(biāo)準(zhǔn)匯編 [S]. 北京計劃出版社， 2001 [5] 電氣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯編 [S]. 北京：中國計劃出版社，2006. [6] 機械工廠電力設(shè)計規(guī)范 (JBJ6-1996) [S]. 北京：機械工業(yè)出版社，1997. [7] 劉介才. 供電設(shè)計中若干問題的探討 [D]. 四川省電工技術(shù)學(xué)會優(yōu)秀論文集 1990.