工廠(chǎng)供配電設(shè)計(jì)[教學(xué)內(nèi)容]

1、畢 業(yè) 論 文論文題目作者姓名專(zhuān) 業(yè)： 主考學(xué)校：準(zhǔn)考證號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名職稱(chēng)： 摘要工廠(chǎng)供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓再分配電能到各個(gè)廠(chǎng)房或車(chē)間中去，它由工廠(chǎng)降壓變電所，高壓配電線(xiàn)路，車(chē)間變電所，低壓配電線(xiàn)路及用電設(shè)備組成。工廠(chǎng)總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車(chē)間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況。解決對(duì)各部門(mén)的安全可靠，經(jīng)濟(jì)技術(shù)的分配電能問(wèn)題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：車(chē)間負(fù)荷計(jì)算以及無(wú)功功率補(bǔ)償，導(dǎo)線(xiàn)類(lèi)型選擇,變配電所位置的電氣設(shè)計(jì)和所址選擇,短路電流的計(jì)算及繼電保護(hù),電氣設(shè)備的選擇,車(chē)間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量、類(lèi)型的選擇等。關(guān)鍵詞：短路電

2、流計(jì)算；電氣設(shè)備選擇；主變保護(hù) 目 錄第1 章 緒論 1.1設(shè)計(jì)背景1.2設(shè)計(jì)原則第2 章 工廠(chǎng)變電所主結(jié)線(xiàn)方案的設(shè)計(jì) 2.1 變配電所的概念及接線(xiàn)方式2.2 對(duì)變配電所主結(jié)線(xiàn)的要求2.3 變配電所主結(jié)線(xiàn)的設(shè)計(jì)與繪制第3 章 負(fù)荷計(jì)算、短路電流的計(jì)算及動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算3.1負(fù)荷計(jì)算 3.1.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 3.1.2負(fù)荷計(jì)算的方法 3.2 短路電流計(jì)算3.2.1短路電流的概述 3.2.2短路回路參數(shù)的計(jì)算 3.2.3標(biāo)么值法3.2.4短路計(jì)算過(guò)程 3.3 校驗(yàn)計(jì)算第4章 供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備的選擇4.1 變壓器的選擇 4.4 高壓電器選擇的一般原則 4.5 避雷器的選擇4.6 導(dǎo)線(xiàn)的選擇

3、 4.7 一次設(shè)備選擇第5章 變配電所主接線(xiàn)方案設(shè)計(jì) 5.1設(shè)計(jì)原則和要求 5.2主接線(xiàn)方案確定 參考文獻(xiàn) 附錄:原文翻譯第1章 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景工廠(chǎng)供電，就是指工廠(chǎng)所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱(chēng)工廠(chǎng)配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠(chǎng)里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)

4、品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)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(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠(chǎng)的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠(chǎng)供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)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(chǎng)供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠(chǎng)供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠(chǎng)供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠(chǎng)生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須

5、達(dá)到以下基本要求：（1） 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2） 可靠 應(yīng)滿(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4） 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀(guān)點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。1.2工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)的一般原則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-94 10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)必須

6、遵循以下原則：（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。（2） 安全可靠、先進(jìn)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(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)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(diǎn)、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(kuò)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(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠(chǎng)設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠(chǎng)的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事

7、工廠(chǎng)供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠(chǎng)供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。第2章 工廠(chǎng)變電所主結(jié)線(xiàn)方案的設(shè)計(jì) 2.1 變配電所的概念及接線(xiàn)方式 工廠(chǎng)變配電所的電氣主接線(xiàn)，是指按照一定的工作順序和規(guī)程要求連接變配電一次設(shè)備的一種電路形式。主電路圖又稱(chēng)為一次電路圖、主接線(xiàn)圖、一次接線(xiàn)圖。由于電力系統(tǒng)為三相對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)，所以電氣主接線(xiàn)圖通常以單線(xiàn)圖來(lái)表示，使其簡(jiǎn)單明晰。它直觀(guān)地表示了變電所的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)行性能、使用電氣設(shè)備的多少及其前后安排等?對(duì)變配電所安全運(yùn)行、電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置和電能質(zhì)量等都起著決定性作用。 變配電所的電氣主接線(xiàn)是以電源進(jìn)線(xiàn)和引出線(xiàn)為基本環(huán)節(jié)，以母線(xiàn)為中間環(huán)節(jié)構(gòu)成的

8、電能輸配電路。母線(xiàn)又稱(chēng)匯流排，起著匯集電能和分配電能的作用。其基本形式按有無(wú)母線(xiàn)通常分為有母線(xiàn)接線(xiàn)和無(wú)母線(xiàn)接線(xiàn)兩大類(lèi)。有母線(xiàn)的主接線(xiàn)按母線(xiàn)設(shè)置的不同，又有單母線(xiàn)接線(xiàn)、單母線(xiàn)分段接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)變電站主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)要求，根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)中的地位、負(fù)荷性質(zhì)、出線(xiàn)回路數(shù)等條件和具體情況確定。通常變電站主接線(xiàn)的高壓側(cè)，應(yīng)盡可能采用短路器數(shù)目教少的接線(xiàn)，以節(jié)省投資，隨出線(xiàn)數(shù)目的不同，可采用橋形、單母線(xiàn)、雙母線(xiàn)及角形接線(xiàn)等。如果變電站電壓為超高壓等級(jí)，又是重要的樞紐變電站，宜采用雙母線(xiàn)帶旁母接線(xiàn)或采用一臺(tái)半斷路器接線(xiàn)。變電站的低壓側(cè)常采用單母分段接線(xiàn)或雙母線(xiàn)接線(xiàn)，以便于擴(kuò)建。610KV饋線(xiàn)應(yīng)選輕型斷路器

9、，如SN10型少油斷路器或ZN13型真空斷路器；若不能滿(mǎn)足開(kāi)斷電流及動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求時(shí)，應(yīng)采用限流措施。在變電站中最簡(jiǎn)單的限制短路電流的方法，是使變壓器低壓側(cè)分列運(yùn)行；若分列運(yùn)行仍不能滿(mǎn)足要求，則可裝設(shè)分列電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線(xiàn)電抗器。故綜合從以下幾個(gè)方面考慮：(1) 斷路器檢修時(shí)，是否影響連續(xù)供電； (2)線(xiàn)路能否滿(mǎn)足,類(lèi)負(fù)荷對(duì)供電的要求；(3)大型機(jī)組突然停電對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。2.2 對(duì)變配電所主結(jié)線(xiàn)的要求 工廠(chǎng)變配電所主接線(xiàn)，應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線(xiàn)回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿(mǎn)足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等的要求。

10、 1，安全 應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。 2，可靠 應(yīng)滿(mǎn)足電力負(fù)荷特別是其中一、二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。3，靈活 應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。4，經(jīng)濟(jì) 在滿(mǎn)足上述要求的前提下，盡量使主接線(xiàn)簡(jiǎn)單、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，并且節(jié)約電能和有色金屬消耗量。5，具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性，確定電氣主結(jié)線(xiàn)時(shí)應(yīng)留有發(fā)展余地，要考慮最終接線(xiàn)的實(shí)現(xiàn)以及在場(chǎng)地和施工等方面的可行性。 此外，對(duì)主接線(xiàn)的選擇，還應(yīng)考慮受電容量和受電地點(diǎn)短路容量的大小、用電負(fù)荷的重要程度、對(duì)電能計(jì)量及運(yùn)行操作技術(shù)的需要等因素。2.3 變配電所主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)（一）主接線(xiàn)方

11、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(xiàn)的可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性等基本要求，綜合考慮。在滿(mǎn)足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)，供電可靠，經(jīng)濟(jì)合理的主接線(xiàn)方案。此主接線(xiàn)還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運(yùn)行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全、擴(kuò)建發(fā)展方便。（二）主接線(xiàn)方案的確定變電所的接線(xiàn)應(yīng)從安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)出發(fā)。本次設(shè)計(jì)工廠(chǎng)35KV總降變電所，地位較為重要，應(yīng)盡量保證供電的可靠性，又由于是總降變電所，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮主接線(xiàn)不宜復(fù)雜。 (1)只裝有一臺(tái)主變壓器的總降變電所主接線(xiàn)。通常采用一次側(cè)無(wú)母線(xiàn)、二次側(cè)為單母線(xiàn)的主接線(xiàn)。一次側(cè)采用斷路器

12、為主開(kāi)關(guān)。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，只適用于三級(jí)負(fù)荷。 (2) 一次側(cè)為內(nèi)橋式接線(xiàn)的總降變電所主接線(xiàn)。這種主接線(xiàn)的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷。這種內(nèi)橋式接線(xiàn)多用于電源線(xiàn)路較長(zhǎng)而主變壓器不須經(jīng)常切換的總降壓變電所。 (3) 一次側(cè)為外橋式接線(xiàn)的總降變電所主接線(xiàn)。這種主接線(xiàn)也適用于一、二級(jí)負(fù)荷。這種外橋式接線(xiàn)多用于電源線(xiàn)路不長(zhǎng)而主變壓器需經(jīng)常切換以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的總降壓變電所。 (4) 一、二次側(cè)均采用單母線(xiàn)分段的總降壓變電所主接線(xiàn)。這種主接線(xiàn)兼有上述內(nèi)橋式和外橋式兩種接線(xiàn)的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備較多，投資較大。可供一、二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線(xiàn)

13、較多的情況。(5) 一、二次側(cè)均采用雙母線(xiàn)的總降壓變電所主接線(xiàn)。采用雙母線(xiàn)接線(xiàn)較之采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開(kāi)關(guān)設(shè)備也大大提高，從而大大增加了初投資，所以雙母線(xiàn)接線(xiàn)在企業(yè)中少用，主要用于電力系統(tǒng)中。綜合上述的主接線(xiàn)方案的比較,一次側(cè)選用線(xiàn)路變壓器組接線(xiàn)方式,即采用兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行,二次側(cè)采用單母分段接線(xiàn)方式。第3 章 負(fù)荷計(jì)算、短路電流的計(jì)算及動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算3.1負(fù)荷計(jì)算全廠(chǎng)總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車(chē)間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]車(chē)間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠(chǎng)總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。3.1.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容

14、和目的計(jì)算負(fù)荷又稱(chēng)需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來(lái)計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。3.

15、1.2負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。 本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有： 有功功率： P30 = PeKd 無(wú)功功率: Q30 = P30 tg 視在功率: S3O = P30/Cos 計(jì)算電流: I30 = S30/3UN3.2 短路電流計(jì)算3.2.1短路電流的概述 電氣設(shè)備或?qū)w發(fā)生短路故障時(shí)通過(guò)的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮到正常工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，破壞供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障一般最常見(jiàn)的是各種短路。所謂短路是指相與相之間的短接，或在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中

16、一相或幾相與大地相接（接地），以及三相四線(xiàn)制系統(tǒng)中相線(xiàn)與中線(xiàn)短接。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬(wàn)安），電源的電壓完全降落在短路回路中。發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數(shù)情況下，絕緣的破壞多數(shù)是由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和未及時(shí)消除設(shè)備中的缺陷，以及設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)所，例如：過(guò)電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機(jī)械損壞等，運(yùn)行人員的錯(cuò)誤操作，如帶負(fù)荷拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)，或者檢修后未拆接地線(xiàn)就接通斷路器；在長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷元件中，由于電流過(guò)大，載流導(dǎo)體的溫度升高到不能容許的程度，使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時(shí)或

17、消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時(shí)，造成絕緣損壞；在某些化工廠(chǎng)或沿海地區(qū)空氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)，如不加強(qiáng)絕緣，經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢修或者采取其他特殊防護(hù)措施等，都很容易造成短路。此外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接導(dǎo)致短路，如桿塔塌導(dǎo)線(xiàn)斷線(xiàn)等。動(dòng)物或飛禽跨接載流導(dǎo)體也會(huì)造成短路事故。短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力能形成很大的破壞應(yīng)力，如果導(dǎo)體和它們的支架不夠堅(jiān)固，則可能遭到嚴(yán)重破壞。短路電流越大，通過(guò)的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過(guò)的時(shí)間很短，也會(huì)使短路電流所經(jīng)過(guò)的元件和導(dǎo)體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時(shí)流通很大的短路電流（超過(guò)額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經(jīng)電氣設(shè)備的載流導(dǎo)體，必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個(gè)系統(tǒng)。3.2.2短路回路參數(shù)的計(jì)算在進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，首先需要計(jì)算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的計(jì)算通常采用有名值和標(biāo)么值兩種計(jì)算方法。前一種計(jì)算方法主要適用于1KV以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一種計(jì)算方法多用在企業(yè)高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。3.2.3標(biāo)么值法標(biāo)么值一般又稱(chēng)為相對(duì)值，是一個(gè)無(wú)單位的值，