工廠10kV變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)樣本

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第1章 緒論 上述線路，電動機(jī)三角形運(yùn)營時，時間繼電器KT和接觸器KM3均斷電釋放，這樣，不但使已完畢星形-三角形降壓啟動任務(wù)時間繼電器KT不再通電，并且可以保證接觸器KM2通電后，KM3無電，從而避免KM3與KM2同步通電導(dǎo)致短路事故。依照以上分析可優(yōu)先選取星形-三角形降壓啟動自動控制線路。2.4.3控制線路元器件選型2.4.3.1接觸器選取接觸器是一種自動控制電器，它可以用來頻繁遠(yuǎn)距離接通或斷開大容量交、直流負(fù)載。接觸器按其主觸點(diǎn)通過電流種類不同可分為直流和交流接觸器兩種，當(dāng)前在大多數(shù)狀況下采用交流接觸器。交流接觸器重要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)和滅弧裝置及其她部件等四某些構(gòu)成。交流接觸器動作原理：線圈得電后來產(chǎn)生磁場將鐵芯磁化，吸引動鐵芯，克服反作用彈簧彈力向靜鐵芯運(yùn)動，拖動觸點(diǎn)系統(tǒng)運(yùn)動，使得動合觸點(diǎn)閉合、動斷觸點(diǎn)斷開。一旦電源電壓消失或者明顯減少，以致電磁線圈沒有激磁或激磁局限性，動鐵芯就會因電磁吸力消失或過小而在反作用彈簧彈力作用下釋放，使得動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)脫離，觸點(diǎn)恢復(fù)線圈未通電時狀態(tài)。依照本設(shè)計(jì)基本規(guī)定將選取交流接觸器，其型號如表八：表八交流接觸器技術(shù)指標(biāo)型號額定電壓(V)額定電流電壽命操作頻率外形尺寸(mm)交流線圈頻率HZ輔助觸頭控制容量數(shù)量380(V)三級AC-151000VADC-1390W6對AC-3AC-4AC-2CJ12-100380100015600372×194×195502.4.3.2時間繼電器選取時間繼電器也稱延時繼電器，是一種用來實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)延時接通或斷開控制電器。時間繼電器按延時可分為：通電延時型和斷電延時型兩種。通電延時型時間繼電器在其感測某些接受到信號后開始延時，一旦延時完畢就通過執(zhí)行某些輸出信號以操縱控制電路，當(dāng)輸入信號消失時，繼電器就及時回答到動作前狀態(tài)。斷電延時型與通電延時型相反。斷電延時型時間繼電器在其感測某些接受輸入信號后，執(zhí)行某些及時動作，但當(dāng)輸入信號消失后，繼電器必要通過一定延時，才干恢復(fù)到本來狀態(tài)，并且有信號輸出時間繼電器是由電磁系統(tǒng)、延時機(jī)構(gòu)和工作觸點(diǎn)三某些構(gòu)成。將電磁機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)180度安裝后，通電延時型可以轉(zhuǎn)換成斷電延時型，同樣，斷電延時型可以轉(zhuǎn)換成通電延時型。依照本設(shè)計(jì)基本規(guī)定將選取通電延時型時間繼電器,其型號如表九：表九時間繼電器技術(shù)指標(biāo)型號額定電壓延時一致性返回電壓功率消耗SS-22DC220≦%0.2最大整定值≧%5額定值≦5.5W2.4.3.3熱繼電器選取在電路中串入熱繼電器FR，是對電動機(jī)起過載保護(hù)作用。電動機(jī)若遇到頻繁啟、停操作或運(yùn)轉(zhuǎn)過程中遇到負(fù)載過重或缺相。都也許引起電動機(jī)定子繞組中負(fù)載電流長時間超過額定電流，而熔斷器保護(hù)特性使得它也許會暫時不會熔斷，因此必要采用熱繼電器對電動機(jī)實(shí)行過載保護(hù)。電動機(jī)過載時，過載電流將使熱繼電器中雙金屬片彎曲動作，使串聯(lián)在控制電路動斷觸點(diǎn)斷開，從而切斷接觸器KM線圈電路，主觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)脫離電源而停轉(zhuǎn)。依照本設(shè)計(jì)基本規(guī)定，選用熱繼電器型號如表十：表十熱繼電器技術(shù)指標(biāo)型號額定電流(A)熱元件級別熱元件額定電流（A）電流調(diào)節(jié)范疇（A）JR36-32321610-162214-223220-322.4.3.4熔斷器選取

重要根據(jù)負(fù)載保護(hù)特性和短路電流大小選取熔斷器類型。對于容量小電動機(jī)和照明支線，常采用熔斷器作為過載及短路保護(hù)，因而但愿熔體熔化系數(shù)恰當(dāng)小些。普通選用鉛錫合金熔體RQA系列熔斷器。對于較大容量電動機(jī)和照明干線，則應(yīng)著重考慮短路保護(hù)和分?jǐn)嗄芰?。普通選用品有較高分?jǐn)嗄芰M10和RL1系列熔斷器；當(dāng)短路電流很大時，宜采用品有限流作用RT0和RTl2系列熔斷器熔體額定電流可按如下辦法選?。?1)保護(hù)無起動過程平穩(wěn)負(fù)載如照明線路、電阻、電爐等時，熔體額定電流略不不大于或等于負(fù)荷電路中額定電流。(2)保護(hù)單臺長期工作電機(jī)熔體電流可按最大起動電流選用，也可按下式選用：IRN≥(1.5～2.5)IN式中IRN--熔體額定電流；IN--電動機(jī)額定電流。如果電動機(jī)頻繁起動，式中系數(shù)可恰當(dāng)加大至3～3.5，詳細(xì)應(yīng)依照實(shí)際狀況而定。(3)保護(hù)多臺長期工作電機(jī)（供電干線）IRN≥(1.5～2.5)INmax+ΣININmax-容量最大單臺電機(jī)額定電流。ΣIN別的.電動機(jī)額定電流之和。依照設(shè)計(jì)規(guī)定，將選取具備限流作用RT0型熔斷器，其基本參數(shù)如表十一所示。表十一熔斷器基本參數(shù)型號額定電壓(V)額定電流(A)RT0-1000380800，1000第3章功率補(bǔ)償3.1功率補(bǔ)償意義及方式無功功率補(bǔ)償簡稱無功補(bǔ)償，在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)功率因數(shù)作用，減少供電變壓器損耗，提高供電效率，改進(jìn)供電環(huán)境。因此無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中出在一種不可缺少非常重要位置。在中小公司中，使用較多補(bǔ)償裝置是并聯(lián)靜電電容器。對三相電容器應(yīng)取相近偏大整數(shù)；若為單相電容器，則應(yīng)取3整數(shù)倍，以便三項(xiàng)均衡分派，三相電容器普通在其內(nèi)部接成三角形。單相電容器電壓若與額定電壓相等，則應(yīng)將電容器接成三角形，只有當(dāng)電容器電壓低于電網(wǎng)額定電壓時，才接成星形，相似電容器，接成三角形所補(bǔ)償容量是星形接線3倍，若補(bǔ)償容量相等，則采用三角形接線比星形接線可節(jié)約電容值2/3，因而在實(shí)際工作中，電容器組多采用三角形接線。采用并聯(lián)靜電電容器來提高功率因數(shù)時，電容器裝設(shè)部位補(bǔ)償方式分別有單獨(dú)補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和集中補(bǔ)償三種。1.個別補(bǔ)償個別補(bǔ)償指將電容器組直接安裝在用電設(shè)備附近，就地補(bǔ)償，普通和用電設(shè)備合用一套開關(guān)，如圖3-1所示。個別補(bǔ)償長處是補(bǔ)償效果好，缺陷是電容器運(yùn)用率低。對持續(xù)運(yùn)營用電設(shè)備所需補(bǔ)償無功功率容量較大時，采用個別補(bǔ)償較為適當(dāng)。圖3-1個別補(bǔ)償2.分組補(bǔ)償分組補(bǔ)償指將電容器組分別安裝在功率因數(shù)較低各車間配電母線上，分散補(bǔ)償，如圖3-2所示。這樣配電變壓器及變電站至車間線路都可以收到效果。分組補(bǔ)償方式電容器組運(yùn)用率比個別補(bǔ)償方式高，所需容量也比個別補(bǔ)償方式少。圖3-2分組補(bǔ)償3.集中補(bǔ)償集中補(bǔ)償指將電容器組集中安裝在變電站(或配電站)高壓或低壓母線上，對整個公司進(jìn)行補(bǔ)償，如圖3-3所示。這種補(bǔ)償方式電容器組運(yùn)用率較高，但不能減少客戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)無功負(fù)荷所引起損耗。圖3-3集中補(bǔ)償從理論上講，個別補(bǔ)償這種安裝補(bǔ)償方式設(shè)備總投資大，且電容器在用電設(shè)備停止工作時，電容器也一并被切除，因此運(yùn)用率不高。因而，個別補(bǔ)償只合用于個別補(bǔ)償容量大補(bǔ)償設(shè)備。在實(shí)際中，對于需要無功補(bǔ)償容量相稱大工廠多采用高壓集中補(bǔ)償。對于用電負(fù)荷分散且補(bǔ)償容量較小工廠，普通可采用低壓集中補(bǔ)償。低壓補(bǔ)償裝置可以選用成套電容器柜并可集中裝設(shè)在變配電所低壓配電室內(nèi)，切合低壓配電屏并列安裝，便于運(yùn)營維護(hù)。這種方式補(bǔ)償范疇和經(jīng)濟(jì)效果介于高壓集中補(bǔ)償和個別補(bǔ)償之間，因而，它在中小型公司中應(yīng)用比較普遍。通過比較分析，依照設(shè)計(jì)基本規(guī)定將選取分組補(bǔ)償辦法。3.2功率補(bǔ)償接線設(shè)計(jì)并聯(lián)電容器組接線方式普通分為三角形接線和星形接線兩種。采用何種接線方式，普通應(yīng)依照并聯(lián)電容器組電壓級別、容量大小和保護(hù)方式等不同來決定。依照GB50053《10kV及如下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：高壓電容器宜接成中性點(diǎn)不接地星形接線；電容器組容量較小時（指400kvar及如下）宜接成三角形接線；低壓電容器組宜接成三角形接線。3.2.1三角形接線在10kV配電網(wǎng)中，當(dāng)并聯(lián)電容器組額定電壓10.5kV或11kV時，應(yīng)采用三角形接線并聯(lián)在配電網(wǎng)上，使并聯(lián)電容器組得到充分運(yùn)用。并聯(lián)電容器組三角形接線方式如圖3-4所示。圖3-4并聯(lián)電容器三角形接線方式此種接線方式中并聯(lián)電容器組容量Qc△為星形接線中容量Qcy三倍，這是由于Qc=WCU2,即Qc∝U2，而三角形接線時加在電容器C上電壓為星形接線時三倍，即U△=UY，因而Qc△=3Qcy。這就是說，相似三個并聯(lián)電容器，采用三角形接線補(bǔ)償容量為采用星形接線補(bǔ)償容量三倍，充分發(fā)揮了她補(bǔ)償效果，是最經(jīng)濟(jì)合理。因此額定電壓在10kV及如下配電網(wǎng)中，并聯(lián)電容器組應(yīng)采用三角形接線。此外當(dāng)三角形接線中任一相并聯(lián)器組斷線時，三相配電線路仍能得到無功補(bǔ)償。但三角形接線也存在局限性，即并聯(lián)電容器組直接承受配電網(wǎng)線電壓，當(dāng)任何一臺并聯(lián)電容器因故障被擊穿發(fā)生短路故障時，就形成了兩相短路，通過故障點(diǎn)電流為相間短路電流，短路電流非常大，也許導(dǎo)致并聯(lián)電容器組油箱爆炸，威脅配電網(wǎng)安全運(yùn)營。因此，三角形接線多用于短路容量較小工礦公司客戶變電站和配電線路中。3.3.2星形接線星形接線方式如圖3-5所示。圖3-5星形接線方式由于星形接線并聯(lián)電容器承受是相電壓，當(dāng)一臺電容器被擊穿而短路時，通過故障點(diǎn)電流是額定相電流三倍；如果采用每相兩段串聯(lián)星形接線時，一臺被擊穿，則通過故障點(diǎn)短路電流僅為1.5倍，因而運(yùn)營就安全多了，因此星形接線能較好防止并聯(lián)電容器爆炸。此外，星形接線一相被擊穿時，當(dāng)單臺保護(hù)熔斷器將故障電容器斷開后，不易導(dǎo)致相間短路，使其與并聯(lián)電容器繼續(xù)運(yùn)營。星形接線方式局限性是當(dāng)一相并聯(lián)電容器斷線時，導(dǎo)致該相失去補(bǔ)償，引起三相不平衡。通過度析比較，依照本次設(shè)計(jì)規(guī)定將采用三角形接線方式。3.3功率補(bǔ)償原理及控制線路設(shè)計(jì)3.3.1無功補(bǔ)償基本原理把具備容性功率負(fù)荷裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間互相互換。這樣，感性負(fù)荷所需要無功功率可由容性負(fù)荷輸出無功功率補(bǔ)償。無功補(bǔ)償意義：(1)補(bǔ)償無功功率，可以增長電網(wǎng)中有功功率比例常數(shù)。(2)減少發(fā)、供電設(shè)備設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增長到cosΦ=0.95時，裝1Kvar電容器可節(jié)約設(shè)備容量0.52KW；反之，增長0.52KW對原有設(shè)備而言，相稱于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因而，對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。(3)減少線損，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ為補(bǔ)償后功率因數(shù)，cosΦ為補(bǔ)償前功率因數(shù)則：cosΦ>cosΦ，因此提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，減少設(shè)計(jì)容量、減少投資，增長電網(wǎng)中有功功率輸送比例，以及減少線損都直接決定和影響著供電公司經(jīng)濟(jì)效益。因此，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)行無功補(bǔ)償勢在必行。加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，不但可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設(shè)備輸送功率潛力。3.3.2無功補(bǔ)償控制線路控制電容器投切器件重要有投切電容器專用接觸器、復(fù)合開關(guān)、同步開關(guān)和晶閘管。投切電容器專用接觸器有一組輔助接點(diǎn)串聯(lián)電阻后與主接點(diǎn)并聯(lián)。在投入過程中輔助接點(diǎn)先閉合，與輔助接點(diǎn)串聯(lián)電阻使電容器預(yù)充電，然后主接點(diǎn)再閉合，于是就限制了電容器投入時涌流。復(fù)合開關(guān)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，由晶閘管實(shí)現(xiàn)電壓過零投入與電流過零切除，由繼電器接點(diǎn)來通過持續(xù)電流，這樣就避免了晶閘管導(dǎo)通損耗問題，也避免了電容器投入時涌流。但是復(fù)合開關(guān)既使用晶閘管又使用繼電器，于是構(gòu)造就變得比較復(fù)雜，成本也比較高，并且由于晶閘管對過流、過壓及對dv/dt敏感性也比較容易損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合開關(guān)故障多半是由晶閘管損壞所引起。同步開關(guān)是近年來最新發(fā)展技術(shù)，顧名思義，就是使機(jī)械開關(guān)接點(diǎn)精確地在需要時刻閉合或斷開。對于控制電容器同步開關(guān)，就是要在接點(diǎn)兩端電壓為零時刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器無涌流投入，在電流為零時刻斷開，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)接點(diǎn)無電弧分?jǐn)?。由于同步開關(guān)省略了晶閘管，因而不但成本減少，并且可靠性提高。同步開關(guān)是老式機(jī)械開關(guān)與當(dāng)代電子技術(shù)完美結(jié)合產(chǎn)物，使機(jī)械開關(guān)在具備獨(dú)特技術(shù)性能同步，其高可靠性以及低損耗特點(diǎn)得以充分顯示出來。晶閘管是動態(tài)無功補(bǔ)償裝置唯一可選器件，晶閘管動作速度快，可以在一種交流周期內(nèi)完畢電容器投入與切除，并且對投切次數(shù)沒有限制。但是晶閘管導(dǎo)通損耗大，價格高，可靠性差，除非用于動態(tài)補(bǔ)償，否則并沒有優(yōu)勢可言。通過比較分析，依照設(shè)計(jì)規(guī)定選取接觸器分組投切控制線路，其接線原理圖如圖3-6所示。圖3-6接觸器分組投切3.4功率補(bǔ)償計(jì)算功率因數(shù)是電力公司一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高功率因數(shù)普通有兩種途徑：一是再不添置任何附加補(bǔ)償設(shè)備前提下，合理選取和使用電氣設(shè)備，改進(jìn)她們運(yùn)營方式，提高檢修質(zhì)量，從而提高自然功率因數(shù)，但自然功率因數(shù)提高往往很有限。另一種則是采用人工補(bǔ)償裝置來提高功率因數(shù)，人工補(bǔ)償裝置可采用同步電動機(jī)或并聯(lián)靜電電容器。依照本次設(shè)計(jì)規(guī)定將選取采用并聯(lián)電容器辦法來變化功率因數(shù)，由設(shè)計(jì)規(guī)定知：∵功率因數(shù)由0.45，通過采用適當(dāng)方式，應(yīng)將其補(bǔ)償?shù)?.9?！Q為無功補(bǔ)償率Pe＝55×3＋90＋160＝415kWPe—設(shè)備組總?cè)萘客ㄟ^查表(用電設(shè)備組需要系數(shù)，二項(xiàng)式系數(shù)及功率因數(shù)值)可知：變配電所，倉庫照明kd＝0.5～0.7則：此處選kd＝0.7∵∴有功計(jì)算負(fù)荷為：P30=kd×Pe=0.7×415＝290.5(kW)無功計(jì)算負(fù)荷為：Q30=P30×＝290.5×1.98＝575.19(kvar)要將功率因數(shù)由提高到,所需補(bǔ)償無功容量為Qc＝Q30.1－Q30.2＝P30＝290.5×(1.98－0.48)＝435.7∵qc為并聯(lián)電容器單個容量∴Qc為所需補(bǔ)償無功容量取qc＝50，則故取n＝9，闡明無功補(bǔ)償裝置需要三個電容器組。第4章總線路設(shè)計(jì)依照設(shè)計(jì)規(guī)定，結(jié)合第二章和第三章設(shè)計(jì)內(nèi)容，總線路設(shè)計(jì)如圖所示：這種主接線兩段高壓母線，在正常時可以接通運(yùn)營，也可以分段運(yùn)營。任一臺主變壓器或任一路電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，均可迅速恢復(fù)整個變電所供電。因而其供電可靠性相稱高，可供一、二級負(fù)荷。高壓側(cè)采用單母線分段接線形式，用分段斷路器QFD進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要顧客停電；而兩段母線同步故障幾率很小，可以不予考慮。在可靠性規(guī)定不同步，亦可以用隔離開關(guān)分段，任一段母線故障時，將導(dǎo)致兩段母線同步停電，在鑒別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。低壓側(cè)采用雙母線分段接線形式，當(dāng)一段母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連電源回路斷路器跳開，該段母線所連出線路停電；隨后，將故障段母線所連電源回路和出線回路切換到備用母線，即可恢復(fù)供電。這樣只是某些短時停電，而不必所有短期停電。結(jié)論本次設(shè)計(jì)是某工廠10kV變配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，依照設(shè)計(jì)規(guī)定，著重從如下幾方面入手：配電線路設(shè)計(jì)、控制線路設(shè)計(jì)和補(bǔ)償線路設(shè)計(jì)，通過計(jì)算短路電流，依照短路電流大小來選取電氣設(shè)備，最后擬定了電氣主接線形式，完畢了設(shè)計(jì)原理圖。主接線形式采用低壓聯(lián)系線作備用干線放射式接線，高壓側(cè)采用單母線分段接線形式，低壓側(cè)采用雙母線分段接線形式，提高了供電可靠性。整個設(shè)計(jì)都是以“提出問題-分析問題-解決問題”這樣程序完畢，在指引教師嚴(yán)格規(guī)定下，遇到問題向教師請教，完全地、系統(tǒng)地、完整地把大學(xué)三年學(xué)習(xí)知識聯(lián)系起來，把自己理論專業(yè)知識系統(tǒng)化，更重要是使自己在工作之前有了更大進(jìn)步。致謝本設(shè)計(jì)工作可以得以順利完畢,在此,一方面對指引教師程航教師表達(dá)衷心感謝!同步也感謝小組同窗們協(xié)助、勉勵和配合.本次設(shè)計(jì)做是某工廠10kV變配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我加深了對工廠供配電知識理解及系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。我和同組同窗一起進(jìn)行課題討論分析，通過查閱資料，悉心請教,耐心設(shè)計(jì)，共同整頓直至最后完