某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計 design of a motor built plant and high voltage step-down substation total distribution system 屆 電氣工程 系專業(yè) 電氣工程及其自動化學(xué)號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 完成日期2年月日畢業(yè)設(shè)計成績單學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)電氣工程及其自動化畢業(yè)設(shè)計題目某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)教師姓名指導(dǎo)教師職稱評 定 成 績指導(dǎo)教師得分評閱人得分小組組長得分 成績：院長(主任) 簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題目某電機(jī)修造廠總降

2、壓變電所及高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)電氣工程及其自動化承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位電氣工程系導(dǎo)師姓名導(dǎo)師職稱講師一、主要內(nèi)容 1. 負(fù)荷計算及無功補償計算。 2. 主變壓器的選擇及主接線方案的確定。 3. 短路計算。 4. 選擇主要電氣設(shè)備并校驗。 5. 變電所進(jìn)、出線的選擇；二次回路和繼電保護(hù)的選擇以及整定計算。 6. 變電所的防雷和接地裝置的設(shè)計。二、基本要求 1. 繪制主接線圖。 2. 撰寫設(shè)計說明書，正文不少于1.5萬字，查閱文獻(xiàn)資料不少于10篇，其中外文文獻(xiàn)2篇以上，翻譯與課題有關(guān)的外文資料不少于3000漢字。三、主要技術(shù)指標(biāo)及要求 1. 全廠供電負(fù)荷：見表1。 表1：全廠供電負(fù)荷車

3、間名稱pe/kwkdcos電機(jī)修理車間18000.60.7機(jī)加工車間7800.650.65新品試制車間6800.550.6原料車間6500.350.65備件車間6500.50.7鍛造車間1800.60.65鍋爐房1800.90.8空壓機(jī)2200.80.65汽車庫400.50.7線圈車間3200.60.65半成品試驗車間6000.650.75成品試驗車間20150.350.6加壓站(10kv轉(zhuǎn)供負(fù)荷)2500.550.65設(shè)備庫(10kv轉(zhuǎn)供負(fù)荷)5500.550,75成品試驗站內(nèi)大型負(fù)荷28000.650.75 工廠負(fù)荷性質(zhì)： (1)本工廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大負(fù)荷

4、利用小時數(shù)為2500小時。 (2)鍋爐不能停電，要求供電有較高的可靠性。 2. 供用電協(xié)議：(1) 供電部門提供：第一種電源，由某220/35kv區(qū)域變電站提供一路主供電源，該變電站距離廠總降壓變電所南側(cè)8km；第二種電源，由附近35/10kv變電所提供10kv備用電源，該所距廠總降壓變電所南側(cè)3km。(2)區(qū)域變電站35kv母線參數(shù)：見表2。表2：區(qū)域變電站35kv母線參數(shù)運行方式短路容量基準(zhǔn)容量(mva)大運行方式100小運行方式100(3)供電部門對工廠提出的要求：區(qū)域變電站35kv饋電線路定時限過流保護(hù)裝置的整定時間為1.8s，要求工廠總降壓變電所的保護(hù)動作時間不大于1.3s。工廠在總

5、降壓變電所35kv側(cè)計量。功率因數(shù)值應(yīng)在0.93以上。(4)供電系統(tǒng)圖：見圖1。圖1：供電系統(tǒng)圖 3. 本地區(qū)氣象及地質(zhì)條件： (1)年最高氣溫40，最低氣溫-12，年平均氣溫8。 (2)變電所地址地質(zhì)以粘土為主。 (3)風(fēng)向以西北風(fēng)為主，風(fēng)速28m/s。 4. 根據(jù)需要，可自行補充其它資料。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) 1. 劉介才.工廠供電m北京：高等教育出版社，2004. 2. 李宗綱，劉玉林.工廠供電設(shè)計m北京：高等教育出版社，2003. 3. 唐冬雷. 工廠供電教學(xué)探討j.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2002. 4. 劉介才.工廠供電設(shè)計指導(dǎo)m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.五、進(jìn)度計劃 第

6、1周第2周 調(diào)研、收集材料、完成外文翻譯； 第3周 開題報告； 第4周第7周 設(shè)計、計算、繪圖； 第8周 中期檢查； 第9周第14周 撰寫論文； 第15周第16周 完善論文，答辯。教研組主任簽字時間 年 月 日畢業(yè)設(shè)計開題報告題目某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號班級專業(yè)電氣工程及其自動化一本課題的研究背景工廠供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個組成部分，它反映了電力系統(tǒng)各方面的理論和要求，以及工廠用戶的特點。怎么實現(xiàn)電能的合理利用和節(jié)約；廠內(nèi)采用集中控制和調(diào)度技術(shù)的合理性問題。這些問題對電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行關(guān)系密切。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長對工業(yè)產(chǎn)品的需求日益增多，工業(yè)活動增加導(dǎo)

7、致工業(yè)用電需求提高。重負(fù)荷給舊電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來了較大的沖擊, 穩(wěn)定供電得不到保障。再加上電機(jī)修造廠用電設(shè)備利用率低和用電力率不高的現(xiàn)象，在同類產(chǎn)品單位耗電量上也往往相差懸殊。廠區(qū)領(lǐng)導(dǎo)雖然知道節(jié)約用電重要，但又怕節(jié)約用電會影響產(chǎn)量和質(zhì)量。因此電能的耗量增多，成本價錢增高，浪費國家的重大資源。另一方面，工廠電能突然中斷，對本廠生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果。即使是極短時間的停電，也會引起重大設(shè)備的損壞，甚至可能發(fā)生重大的人身事故，給工人和廠內(nèi)帶來經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。二、課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國配電網(wǎng)自動化的發(fā)展是電力市場和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然結(jié)果,長期以來配電網(wǎng)的建設(shè)未得到應(yīng)有的重視,建設(shè)資金短缺,設(shè)備技術(shù)

8、性能落后,事故頻繁發(fā)生, 嚴(yán)重影響了人民生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,隨著電力的發(fā)展和電力市場的建立, 配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)顯得越來越突出, 形成電力需求與電網(wǎng)設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面。然而在國內(nèi)，變電所的設(shè)計中仍然存在很多問題，比如可靠性還欠提高。我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給電力行業(yè)帶來許多問題：電力能源的需求持續(xù)增長，電網(wǎng)過負(fù)荷運行，減少線路的功率損耗，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。變電所的設(shè)計需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于實現(xiàn)自動化設(shè)計方案。在這種要求下，變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢所趨。當(dāng)前我國配電網(wǎng)處于高速發(fā)展時期, 國家從政策

9、上給予很大支持, 具有相應(yīng)的資金條件, 但我國配電網(wǎng)仍處于方案的探索時期, 特別是我國配電網(wǎng)的規(guī)模及覆蓋面, 市場之大是任何一個經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)或發(fā)展中國家無法比擬的, 而我國配電網(wǎng)的發(fā)展也是隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步進(jìn)行, 為了探索我國配電網(wǎng)自動化方案, 先后對國外配電網(wǎng)的模式進(jìn)行考察并在國內(nèi)進(jìn)行實驗試點。 與國外相比，我國主要是舊設(shè)備更換新型設(shè)備，有人控制變?yōu)闊o人控制。而在國外，高科技的技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)在工廠配電中運用起來。安全，可靠，經(jīng)濟(jì)，優(yōu)質(zhì)的宗旨已經(jīng)得到極度提高。低量的電能損耗和保護(hù)裝置的高度靈敏性對工廠供電的穩(wěn)定有了保障。三、論文進(jìn)行的主要工作根據(jù)原始資料，對某機(jī)修廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)進(jìn)行

10、初步設(shè)計。包括工程的負(fù)荷計算、總變電所主接線方案、主變壓器容量、臺數(shù)；短路計算、一次設(shè)備選擇；變電所進(jìn)、出線的選擇；二次回路和繼電保護(hù)的選擇以及整定計算，總配電所電氣主接線圖等。四、所采取的方法、手段 為完成此次設(shè)計，需要對以下步驟分別進(jìn)行計算與設(shè)計1.負(fù)荷計算全廠總降壓變電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、表達(dá)計算成果 2.主變壓器的臺數(shù)及容量選擇參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。3.工廠總降壓變電所

11、主接線設(shè)計根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。 4.工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算工廠用電，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，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。 5.改善功率因數(shù)裝置設(shè)計按負(fù)荷計算求出總降壓變電所的功率因數(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。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機(jī)還可

12、以采用控制電機(jī)勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。6.變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 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，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、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(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計成果。 7.繼電保護(hù)及二次接線設(shè)計為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，都需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護(hù)裝置。并對保護(hù)裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。 8.變電所防雷裝置設(shè)計參考本地區(qū)氣象地質(zhì)

13、材料，設(shè)計防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電阻計算。 五、預(yù)期所達(dá)到的結(jié)果1.廠區(qū)配電設(shè)計能夠順利完成，通過這個設(shè)計，鞏固了自己的專業(yè)知識，同時也拓展了自己的知識面，為自己即將走向社會走進(jìn)生產(chǎn)實踐奠定了堅實的基礎(chǔ)。2.供電可靠性提高，斷電現(xiàn)象基本沒有，生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行以至大大增加產(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。指導(dǎo)教師簽字時間年 月 日

14、摘要隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，工業(yè)對電力的需求也越來越迫切。隨著中國工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對電力供應(yīng)的安全性、可靠性提出了更高的要求，因此電力系統(tǒng)與用戶直接關(guān)聯(lián)的供電系統(tǒng)顯得尤為重要。本論文主要依照工廠供電設(shè)計必須遵循的一般原則、基本內(nèi)容和設(shè)計流程，對某電機(jī)修造廠變電所進(jìn)行了設(shè)計，按照設(shè)計要求，在查閱大量參考資料、手冊后，對負(fù)荷計算及無功功率補償計算，變電所主變壓器臺數(shù)、容量及類型的選擇，變配電所主結(jié)線方案的設(shè)計，短路電流的計算，變配電所一次設(shè)備的選擇，變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的選擇與整定，變配電所防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計說明。并附有相應(yīng)的圖表、公式和計算結(jié)果

15、。這次設(shè)計的變配電所完全滿足設(shè)計要求。本設(shè)計通過計算全廠負(fù)荷，選出主變壓器；通過計算短路電流，對選出的元器件進(jìn)行穩(wěn)定性校驗以及選擇過電流保護(hù)和校驗保護(hù)的靈敏度；然后通過選擇二次回路方案，實現(xiàn)對一次側(cè)設(shè)備的控制、檢測和保護(hù)，配套既完整又簡便，同時便于遠(yuǎn)動化控制改造；最后注意安全、接地和防雷的設(shè)施進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。關(guān)鍵字：電力變壓器，三相短路電流，繼電保護(hù)abstractwith the rapid development of china's national economy, industrial demand for electricity is also more urgent. w

16、ith the continuous expansion of china's industrial scale, security of electricity supply, higher reliability requirements, so the power supply system directly associated with the user's system is particularly important.in this thesis, in accordance with the general principles of power plant

17、design must follow the basic content and design processes, to build an electrical substation plant was designed in accordance with the design requirements, the access to a large number of references, the manual for load calculations and reactive power compensation, calculated as the number of substa

18、tion main transformer station, capacity and type of selection, transformation and distribution of the main connection program design, short-circuit current, a substation equipment selection, transformation and distribution of the secondary circuit program selection and protective equipment selection

19、 and tuning, variable distribution of the lightning protection and grounding the design of a detailed design specification. together with the corresponding charts, formulas and calculations. the substation designed to fully meet the design requirements.the design of the entire plant by calculating t

20、he load, select main transformer; by calculating the short-circuit current of the selected components and select the stability check and verify the protection overcurrent protection sensitivity; then by selecting the secondary circuit programs to achieve on the side of a control device, the detectio

21、n and protection, supporting both full and easy, while allowing remote control transformation; finally pay attention to safety, grounding and lightning protection facilities designed in detail.keywords：power transformers, three-phase short-circuit current protection 目錄 第1章緒論11.1課題研究的目的意義1 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

22、2 1.3論文研究內(nèi)容2第2章 負(fù)荷計算及功率補償3 2.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的3 2.2負(fù)荷計算的方法3 2.3各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量4 2.4全廠負(fù)荷計算4 2.5功率補償5第3章變電所變壓器和主結(jié)線方案的選擇8 3.1總降壓變電所變壓器容量及臺數(shù)的選擇8 3.2車間變電所變壓器選擇8 3.3變配電所主結(jié)線的選擇原則9 3.4主結(jié)線方案選擇9第4章短路電流的計算11 4.1短路電流計算的目的11 4.2繪制計算電路簡圖11 4.3k -1至k-8點的三相短路電流和短路容量12 4.3.1當(dāng)系統(tǒng)最大運行方式時12 4.3.2當(dāng)系統(tǒng)最小運行方式時17第5章變電所設(shè)備的選擇校驗19

23、 5.135kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗19 5.210kv側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗20 5.3車間變電所電氣設(shè)備的選擇校驗21 5.3.1no.1號車間的設(shè)備選擇21 5.3.2no.2號車間的設(shè)備選擇21 5.3.3no.3號車間的設(shè)備選擇21 5.3.4no.4號車間的設(shè)備選擇22 5.3.5no.5號車間的設(shè)備選擇22 5.3.6 no.6號車間的設(shè)備選擇22 5.3.7no.7號車間的設(shè)備選擇23 5.3.8no.8號車間的設(shè)備選擇23 5.3.9no.9號車間的設(shè)備選擇23 5.4變電所母線的選擇24 5.5變電所進(jìn)出線選擇27 5.5.135kv高壓進(jìn)線的選擇27 5.5.210kv備用

24、電源線路的選擇27第6章變電所二次方案的選擇28 6.1二次回路電源選擇28 6.2高壓斷路器的控制和信號回路29 6.3變電所的電測量儀表設(shè)計31 6.4變電所的絕緣監(jiān)察回路設(shè)計32第7章繼電保護(hù)的整定33 7.1繼電保護(hù)的任務(wù)和要求33 7.1.1繼電保護(hù)的任務(wù)33 7.1.2繼電保護(hù)基本要求33 7.235kv電力線路保護(hù)33 7.3作為備用電源的10kv進(jìn)線繼電保護(hù)35 7.4各車間變電所進(jìn)線繼電保護(hù)36 7.5主變壓器的繼電保護(hù)45 7.6車間變電所的繼電保護(hù)50第8章防雷與接地56 8.1過電壓的形式56 8.2防雷設(shè)備56 8.2.1接閃器56 8.2.2避雷器57 8.3電氣裝

25、置的接地與有關(guān)保護(hù)57 8.3.1接地57 8.3.2接地設(shè)計58第9章結(jié)論60參考文獻(xiàn)61致謝62附錄63附錄a外文資料63附錄b主接線圖77石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計第1章緒論1.1課題研究的目的意義電能不僅是人們生活的能源，更重要的是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能容易從其他一次能源中獲得，也容易轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)中的電能、動能，而且使用方便靈活。電能的輸送和分配簡單經(jīng)濟(jì)是電能的又一優(yōu)點，通過導(dǎo)線可以直接把電能引至負(fù)荷，不像蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)那樣笨重，更避免了一次能源費時耗力的運輸。當(dāng)代工廠里應(yīng)用的信息技術(shù)、生產(chǎn)自動化技術(shù)和其他高新技術(shù)無一不是建立在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)之上的。因此，電能在當(dāng)代工業(yè)生

26、產(chǎn)有著及其廣泛的應(yīng)用，是工業(yè)生產(chǎn)中不可替代的能源。在工廠里，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，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。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1。在工廠中，供電系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。要保證工廠內(nèi)的正常生活生產(chǎn)秩序、保證人民群眾財產(chǎn)，就要有一個可靠穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。一個優(yōu)質(zhì)的工廠供電系統(tǒng)必須達(dá)到以下基本要求：(1)安全，電能在供應(yīng)、分配和使用中，要保證輸

27、電線路的安全性，設(shè)計合理的供電系統(tǒng)，不能夠因為供電系統(tǒng)出現(xiàn)人身傷亡事故和設(shè)備事故；(2)可靠，應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。對于一些要求連續(xù)不間斷供電的企業(yè)，可靠性是第一位的。對于一些負(fù)荷，如果由于電力系統(tǒng)故障供電系統(tǒng)突然中斷，可能會造成重大設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢很嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失，甚至發(fā)生重大的人身傷亡事故，給國家和人民帶來經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失；(3)優(yōu)質(zhì)，應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。使用電設(shè)備在額定的電壓、頻率下進(jìn)行生產(chǎn)，不僅可以避免設(shè)備損壞，而且也以提高產(chǎn)品質(zhì)量，給企業(yè)帶來利潤；(4)經(jīng)濟(jì)，供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量

28、2。75 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國配電網(wǎng)自動化的發(fā)展是電力市場和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的必然結(jié)果,長期以來配電網(wǎng)的建設(shè)未得到應(yīng)有的重視,建設(shè)資金短缺,設(shè)備技術(shù)性能落后,事故頻繁發(fā)生, 嚴(yán)重影響了人民生活和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,隨著電力的發(fā)展和電力市場的建立, 配電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)顯得越來越突出, 形成電力需求與電網(wǎng)設(shè)施不協(xié)調(diào)的局面。在國內(nèi)，變電所的設(shè)計中仍然存在很多問題，比如可靠性還欠提高。我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給電力行業(yè)帶來許多問題：電力能源的需求持續(xù)增長，電網(wǎng)過負(fù)荷運行，減少線路的功率損耗，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性等。變電所的設(shè)計需要既能保證安全可靠性和靈活性，又能保證保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、易于

29、實現(xiàn)自動化設(shè)計方案。在這種要求下，變電所電氣主接線簡單清晰、接地和保護(hù)安全高效、建筑結(jié)構(gòu)布置緊湊、電磁輻射污染最小已是大勢所趨3。當(dāng)前我國配電網(wǎng)處于高速發(fā)展的時期, 國家從政策上給予很大支持, 具有相應(yīng)的資金條件, 但我國配電網(wǎng)仍處于方案的探索時期, 特別是我國配電網(wǎng)的規(guī)模及覆蓋面, 市場之大是任何一個經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)或發(fā)展中國家無法比擬的, 而我國配電網(wǎng)的發(fā)展也是隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展同步進(jìn)行, 為了探索我國配電網(wǎng)自動化方案, 先后對國外配電網(wǎng)的模式進(jìn)行考察并在國內(nèi)進(jìn)行實驗試點。 與國外相比，我國主要是舊設(shè)備更換新型設(shè)備，有人控制變?yōu)闊o人控制。而在國外，高科技的技術(shù)和先進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)在工廠配電中運用起來。安全，可

30、靠，經(jīng)濟(jì)，優(yōu)質(zhì)的宗旨已經(jīng)得到極度提高。低量的電能損耗和保護(hù)裝置的高度靈敏性對工廠供電的穩(wěn)定有了保障4。1.3論文研究內(nèi)容該某電機(jī)修造廠總降壓變電所及高壓配電系統(tǒng)的設(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)合國家供電標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，解決對電能分配的安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：(1)工廠的負(fù)荷計算及無功補償；(2)主變壓器的選擇及主接線方案的確定；(3)短路電流計算；(4)選擇主要電氣設(shè)備并校驗；(5)變電所進(jìn)、出線的選擇；二次回路和繼電保護(hù)的選擇以及整定計算；(6)變電所的防雷和接地裝置的設(shè)計。第2章 負(fù)荷計算及功率補償2.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目

31、的計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷pmax。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，通常采用半小時最大平均負(fù)荷p30作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。計算負(fù)荷是供電設(shè)計計算的基本依據(jù)。計算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計算負(fù)荷確定得過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費。如果計算負(fù)荷確定得過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷狀態(tài)下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燃燒引起火災(zāi)。由此可見，正確確定計算負(fù)荷意義重大。但是負(fù)荷情況復(fù)雜，影響負(fù)荷計算的因素很多，

32、雖然各類負(fù)荷的變化有一定規(guī)律可循，但仍難準(zhǔn)確確定計算負(fù)荷的大小。實際上，負(fù)荷也不是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織、生產(chǎn)者的技能及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)。因此負(fù)荷計算只能力求接近實際5。2.2負(fù)荷計算的方法我國目前普遍采用的確定計算負(fù)荷的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是國際上普遍采用的確定計算負(fù)荷的基本方法，本設(shè)計采用需要系數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷計算。計算的基本公式如下有功計算負(fù)荷為 (2-1)這里的kd稱為需要系數(shù)，pe為車間用電設(shè)備總?cè)萘?。無功計算負(fù)荷為 (2-2)式中，對應(yīng)為用電設(shè)備組的正切值。視在計算負(fù)荷為 (2-3)總的計算電流為 (2-4)式中，為額定電壓38

33、0v。2.3各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量計算的各車間負(fù)荷表如下2-1所示。表2-1 各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量車間名稱設(shè)備容量pe (千瓦) 計算負(fù)荷變壓器臺數(shù)及容量及車間代碼 p30 千瓦 q30 千乏 s30千伏安 安電機(jī)修理車間 180010801101.81542.82344.77no.1:1×1600機(jī)加工車間780507592.75780.001185.41no.2:1×1000新品試制車間680374498.67623.34947.33no.3:1×800原料車間650227.5265.98350.00531.91no.4: 1&#

34、215;1000備件車間650325331.57464.29705.61鍛造車間180108126.27166.16252.52no.5:1×250鍋爐房180162121.50202.50307.75no.6:1×250空壓站220176205.77270.77411.50no.7:1×800汽車庫 402020.4028.5743.42線圈車間320192224.47295.38448.91半成品試驗車間600390343.95520.00790.27no.8:1×630成品試驗車間2015705.3940.401175.51786.47no.9:1

35、×1250加壓站(10kv轉(zhuǎn)供負(fù)荷)250137.5160.76211.54321.4910kv轉(zhuǎn)供負(fù)荷，由10kv高壓供電設(shè)備庫(10kv轉(zhuǎn)供負(fù)荷)550302.5266.78403.33612.96成品試驗站大型集中負(fù)荷280018201605.12426.73687.95負(fù)荷過大，采用專線供電2.4全廠負(fù)荷計算考慮各車間的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素，在確定全廠的總的計算負(fù)荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其有功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計入一個同時系數(shù)。 取 根據(jù)上面的負(fù)荷表可計算得出： 其自然功率因數(shù)為 2.5功率補償工廠中由于有大量的感應(yīng)電動機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)載，還有感性的電

36、力變壓器，從而使功率因素降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運行性能、提高其自然功率因素的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因素要求時，則需考慮增設(shè)無功功率補償裝置。假設(shè)功率因數(shù)由cos提高到cos，這時在用戶需要的有功功率p30不變的條件下，可知無功計算功率和視在功率都有所減小。相應(yīng)地負(fù)荷電流i30也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因素對供電系統(tǒng)大有好處。在提高功率因素的同時，工廠總降壓變電所的主變壓器容量可以選的小一些，這不僅可降低變電所的初投資，而且可以減少工廠的電費開支，因此進(jìn)行無功功率補償

37、對工廠本身也有一定經(jīng)濟(jì)實惠6。由以上的計算可知，該工廠的自然功率因數(shù)僅為0.67，而供電部門要求該廠的功率因數(shù)不應(yīng)該低于0.93?？紤]到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此取低壓側(cè)最大負(fù)荷功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.93，暫取0.95來計算補償容量，因此，需裝設(shè)的電容器容量為： 取綜合考慮采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補償。可選用型的電容器。因此，其電容器的個數(shù)為： 而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為3的倍數(shù)，取48個正好。無功補償后，變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷為： 變壓器的功率損耗為： 變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷為： 無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為： 因此，符合本設(shè)計的要求。如下表2-2，為無功補償前后電機(jī)修造廠的

38、計算負(fù)荷。表2-2 無功補償前后工廠的計算的負(fù)荷項目計算負(fù)荷380v側(cè)補償前負(fù)荷0.6758746465873513272無功補償容量-4800380v側(cè)補償后負(fù)荷0.965874184561059276變壓器功率損耗9236310kv側(cè)負(fù)荷總計0.95596620316302364第3章變電所變壓器和主結(jié)線方案的選擇3.1總降壓變電所變壓器容量及臺數(shù)的選擇由于該廠的負(fù)荷中有一級負(fù)荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一級負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件 (1)任一臺單獨

39、運行時， (2)任一臺單獨運行時， /一二級負(fù)荷容量 取 則 在考慮此總降壓變電所以后發(fā)展因素的情況下，選取5000 kv·a的變壓器二臺，型號為。聯(lián)結(jié)組別均采用yd11。3.2車間變電所變壓器選擇電力系統(tǒng)的35kv供電電源引入該廠后，經(jīng)過廠區(qū)內(nèi)的35/10kv總降變電所將電壓降至10kv給廠區(qū)供電。10kv仍是高壓電源，不能被380v以下負(fù)荷所用，還需要進(jìn)行降壓才能供負(fù)荷使用。結(jié)合實際情況，在該工廠設(shè)立多個10/0.4kv車間變電所，給車間380v以下負(fù)荷供電?？偨Y(jié)各車間變電所及總降壓變電所所需變壓器型號以及所需變壓器的技術(shù)參數(shù)見表3-1所示。 表3-1 變壓器型號與技術(shù)參數(shù)變壓器

40、型號額定容量/kva額定電壓/kv損耗/kw阻抗電壓(%)空載電流(%)聯(lián)結(jié)組別高壓低壓空載短路s9-250/1025010±5%0.40.62.943dyn11s9-630/106301.35.853dyn11s9-800/108001.47.552.5dyn11s9-1000/1010001.79.251.7dyn11s9-1250/10125021152.5dyn11s9-1600/1016002.41452.5dyn11s9-5000/3550003510.55.433.0370.6yd113.3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

41、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)610kv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610 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線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器(一般都安

42、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(hù)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7。3.4主結(jié)線方案選擇對于電源進(jìn)線電壓為35kv及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為610kv的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝鹘Y(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

43、用單線表示。主接線對變電所設(shè)備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。雖然按技術(shù)指標(biāo)，兩條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案優(yōu)于一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案。但考慮題目要求，上級區(qū)域變電所供電較為穩(wěn)定，所以決定采用一條電源進(jìn)線的主結(jié)線方案本次設(shè)計的電機(jī)修造廠是連續(xù)運行，負(fù)荷變動較小，電源進(jìn)線較長(8km),主變壓器不需要經(jīng)常切換，以及一路電源進(jìn)線。另外再考慮到今后的長遠(yuǎn)發(fā)展。決定總降壓變電所一次側(cè)采用單母線，母線設(shè)有電壓監(jiān)測裝置。35kv進(jìn)線設(shè)計量裝置。二次側(cè)(10kv)采用單母線分?jǐn)嗟慕泳€型式，因正常時兩臺主變采用明備用運行方式，所以在正常運行時母聯(lián)為閉合狀態(tài)

44、。當(dāng)某臺主變以及控制它所用的開關(guān)需要檢修時，即將其從系統(tǒng)切換并斷開隔離，保證全廠一、二級負(fù)荷由一臺主變供電。兩母線段各設(shè)五柱電壓互感器柜，用以對10kv系統(tǒng)絕緣監(jiān)視、電壓監(jiān)測和避雷防護(hù)，當(dāng)一臺主變運行時，相應(yīng)地切除另一臺電壓互感器柜。系統(tǒng)采用10kv集中無功補償，根據(jù)每個母線段連接的負(fù)荷大小、功率因數(shù)高低，相應(yīng)配備適量的電容器補償量，同時在負(fù)荷增減的相對穩(wěn)定期可方便的進(jìn)行補償量的分級切換。母線設(shè)所用變提供所內(nèi)照明、維修及二次回路的電源。10kv備用電源經(jīng)高壓開關(guān)柜控制后接入10kv母線，進(jìn)線設(shè)計量裝置。低壓接線方式采用放射式，設(shè)計按各車間負(fù)荷大小將饋出線分配在兩段母線上，如下圖3-1所示。 圖

45、3-1 主接線形式第4章短路電流的計算4.1短路電流計算的目的工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對用電負(fù)荷供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。然而由于各種原因也難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見的故障就是短路。短路就是指不同電位導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大得多。如此大的電流可產(chǎn)生很大的點動力和很高的溫度，而使線路中的原件受到損害，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運行和降低產(chǎn)品質(zhì)量8。由此可見，必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進(jìn)行短路電流計算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生

46、最大短路時不致?lián)p壞。4.2繪制計算電路簡圖根據(jù)題目要求，繪制計算電路簡圖如圖4-1所示。 圖4-1 短路計算電路圖4.3k-1至k-8點的三相短路電流和短路容量4.3.1當(dāng)系統(tǒng)最大運行方式時 (1)求k -1點的三相短路電流和短路容量()繪k-1點短路等效電路，如圖4-2示，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗值。圖4-2 短路等效電路圖計算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗：由，因此 架空線路的電抗： 其總電抗為： 計算三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 (2)求k-2點的三相短路電流和短路容量()繪k-2點短路的等效電路如圖4-3示。圖4-3

47、 短路等效電路圖計算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗架空線路的電抗電力變壓器的電抗，取uk%=7 計算其總電抗為計算三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流三相短路容量(3)求k-3至k-8點的三相短路電流和短路容量()繪等效電路如圖4-4示。圖4-4 短路等效電路圖計算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗 架空線路的電抗 電力變壓器的電抗，取uk%=6因此， 計算其總電抗為： 計算k-3三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量計算k-4三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 計算k-5三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 計算k-6三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流 三相短路容量 計算k-7三相短路電流和短路容量三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流 三相短路容量 計算k-8三相短路電流和短路容量 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 4.3.2當(dāng)系統(tǒng)最小運行方式時(其計算過程同前，從略)短路計算表(如表4-1