工廠供電課程設計--10kv變電所設計

1、<p>　　《 工廠供電 》課程設計</p><p><b>　　說 明 書</b></p><p>　　專業(yè)名稱： 電氣工程及其自動化</p><p>　　班 級： 專升本1班 </p><p>　　學 號： </p><p&g

2、t;　　姓 名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　日期： 2012年6月26日 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設備及配電網(wǎng)絡按

3、一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設備的轉(zhuǎn)設場所。變電所涉及方面很多，需要考慮的問題多，分析變電所擔負的任務及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡及導線，進行短路電流計算。選擇變電所高低壓電氣設備，為變電所平面及剖面圖提供

4、依據(jù)。本變電所的初步設計包括了：（1）總體方案的確定（2）負荷分析（3）短路電流的計算（4）配電系統(tǒng)設計與系統(tǒng)接線方案選擇（5）繼電保護的選擇與整定（6）防雷與接地保護等內(nèi)容。</p><p>　　要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，并適當考慮到工廠生產(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，選擇變電所主接線方案及高低壓設備與進出線，確定二

5、次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求提交設計計算書及說明書，繪出設計圖紙。</p><p>　　按照國家標準GB50052-95《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB50053-94《10KV及以下變電所設計規(guī)范》及GB50054-95《低壓配電設計規(guī)范》等規(guī)范，進行工廠供電設計。做到“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的基本要求。并處理好局部與全局、當前與長遠利益的關(guān)系，以便適應今后發(fā)展的需要，同時還要

6、注意電能和有色金屬的節(jié)約等問題。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變電所；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)；電負荷；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 課題描述3</b></p><p><b>　　2 設計過程3</b></p>&

7、lt;p><b>　　2.1負荷計算3</b></p><p>　　2.2進行無功補償6</p><p>　　2.3變電所的位置和型式的選擇8</p><p>　　2.4變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇9</p><p>　　2.5主接線方案的選擇11</p><p>　　2.6 總

8、降壓變電所的接線方式12</p><p>　　2.7 短路電流計算16</p><p>　　2.8 電氣設備選擇18</p><p>　　2.9繼電保護19</p><p>　　2.10防雷和接地裝置的確定20</p><p><b>　　3 總 結(jié)21</b></p>

9、<p><b>　　參考文獻22</b></p><p><b>　　1 課題描述</b></p><p>　　要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，并適當考慮到工廠生產(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，選擇變電所主接線方案及高低壓設備與進出線，確定二次回

10、路方案，選擇整定繼電保護裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求提交設計計算書及說明書，繪出設計圖紙。</p><p>　　工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1） 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。（2） 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì) 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4）

11、經(jīng)濟 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。 此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。</p><p><b>　　2 設計過程</b></p><p><b>　　2.1負荷計算</b></p>&l

12、t;p>　　按需要系數(shù)法計算各組負荷：</p><p>　　有功功率 </p><p>　　無功功率 </p><p>　　視在功率 </p><p>　　計算電流

13、 </p><p>　?、佩懺燔囬g </p><p>　　動力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、棋憠很囬g</b></p><p>　　動力：查表得 </p><p

14、>　　照明：查表得 </p><p><b>　　⑶金工車間</b></p><p>　　動力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、裙ぞ哕囬g</b></p><p>　　動力：查表

15、得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、呻婂冘囬g</b></p><p>　　動力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、薀崽幚碥囬g</b><

16、;/p><p>　　動力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、搜b配車間</b></p><p>　　動力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p>　?、虣C修車間 動

17、力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、湾仩t房</b></p><p>　　動力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、蝹}庫</b></

18、p><p>　　動力：查表得 </p><p>　　照明：查表得 </p><p><b>　?、纤奚釁^(qū)</b></p><p>　　照明：查表得 </p><p>　　計算總的負荷：（取K ）</p><p><

19、;b>　　二次計算電流：</b></p><p><b>　　一次計算電流：</b></p><p><b>　　計算負荷表如下：</b></p><p><b>　　2.2進行無功補償</b></p><p>　　在用戶供電系統(tǒng)中，無功補我國《供電營業(yè)規(guī)則》

20、規(guī)定：容量在100kV·A及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9，如達不到上述要求，則必須進行無功功率補償。</p><p>　　一般情況下，由于用戶的大量如：感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，達不到上述要求，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。當功率因數(shù)提高時，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功率分別減小，從而使負荷電流相應減小。這就可使

21、供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對整個供電系統(tǒng)大有好處。</p><p>　　要使功率因數(shù)提高，通常需裝設人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量QN·C應為：</p><p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　按此

22、公式計算出的無功補償容量為最大負荷時所需的容量，當負荷減小時，補償容量也應相應減小，以免造成過補償。因此，無功補償裝置通常裝設無功功率自動補償控制器，針對預先設定的功率因數(shù)目標值，根據(jù)負荷的變化相應投切電容器組數(shù)，使瞬時功率因數(shù)滿足要求。</p><p>　　提高功率因數(shù)的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備和動態(tài)無功功率補償設備。前者主要有同步補償機和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補償設備用于急劇變動的沖擊負荷。</

23、p><p>　　低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負荷變化相應循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補償容量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量qN·C來確定電容器組數(shù)：n=QC/qc</p><p>　　功率因數(shù)所以需要進行無功補償，如下：</p><p>　　補償前的變壓器容量和功率因數(shù)：</p&g

24、t;<p>　　因此為進行無功補償時，主變壓器容量應選 </p><p>　　(2)無功補償容量：按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的，考慮到變壓器本身無功功率損耗 ， QT遠大于其有功功率損耗PT ，一般QT =（4~5）PT ，因此在變壓器低側(cè)進行無功補償時，低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應略高于0.90，這里取。</p><p>　　要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.805提高到0.92，低壓側(cè)需裝設

25、的并聯(lián)電容器容量為</p><p>　　根據(jù), 取應選取并聯(lián)電容器型號為BKMJ0.4-30-1/3，個數(shù)為15個</p><p>　?。?）補償后的變壓器容量和功率因數(shù)</p><p>　　補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為</p><p>　　因此主變壓器容量可改選為1600 kVA，比補償前容量減少400 kVA。</p>

26、<p><b>　　變壓器的功率損耗為</b></p><p>　　變電所高壓側(cè)的計算負荷為</p><p>　　所以補償后的功率因數(shù)為</p><p>　　所以這一功率因數(shù)滿足規(guī)定（0.9）要求。</p><p>　　2.3變電所的位置和型式的選擇</p><p>　　1、變配電所廠

27、址的選擇：</p><p>　　變配電所所址選擇的一般原則：</p><p>　　(1)盡量接近負荷中心，以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬損耗量。</p><p>　　(2)進出線方便，特別是架空進出線。</p><p>　　(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。</p><p>　　(4

28、)設備運輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸。</p><p>　　(5)不應設在有劇烈震動或高溫的場所，無法避免時，應有防振和隔熱的措施。</p><p>　　(6)不應設在多塵的或有腐蝕氣體的場所，無法遠離時，不應設在污染源的下風側(cè)。</p><p>　　(7)不應設在廁所、浴室和其他積水場所的正下方，且不宜與上述場所向貼鄰。</p&g

29、t;<p>　　(8)不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火險危險的正上方或者正下方。當與有爆炸或火災危險的建筑物相毗連時，應符合現(xiàn)行國家標準GB50058-1992《爆炸和危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》的規(guī)定。</p><p>　　(9)不應設在地勢低洼和可能積水的場所。</p><p>　　變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確

30、定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一直角坐標的軸和軸，然后測出各車間（建筑）和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置，、、分別代表廠房H、G、F、A、B、I、J、C、D、E號的功率，設定（2.5，5.6）、（3.6，3.6）、（5.7，1.5）、（4，6.6）、（6.2，6.6）、（6.2，5.2）、（6.2，3.5）、（8.8，6.6）、（8.8，5.2）、（8.8，3.5），并設（1.2，1.2）為生活區(qū)的中心負荷，如圖3-1所示。而工廠的負荷中

31、心假設在P(,),其中P=+++=。因此仿照《力學》中計算中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標：</p><p>　　把各車間的坐標代入上式，得到=5.38，=5.38 。由計算結(jié)果可知，工廠的負荷中心在I號廠房的西北角。</p><p>　　按負荷功率矩法確定負荷中心</p><p>　　根據(jù)圖紙中10處位置的考慮選擇，我組選擇靠近J位置。</p>&

32、lt;p>　　選擇的理由：因為考慮到降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬損耗量，且要接近電源側(cè)，且靠近負荷中心，我們應在J、I、G、F四區(qū)附近做出選擇，4個地區(qū)都相對靠近生活負荷中心，另外鄰廠也對電能的消耗量比較大，所以在一定程度上減少電能的損耗量。考慮到變配電所的防塵、防震動，所以盡量的避免接近生活區(qū)或者街道，綜上考慮，我組選擇J區(qū)附近的位置作為變配電所的地址。如圖標出處。</p><p>　　2、

33、型式的選擇：室內(nèi)型，有值班室，二臺變壓器</p><p>　　具體情況見附圖：變電所平面布置圖。</p><p>　　2.4變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇</p><p>　　1、變電所主變壓器臺數(shù)的選擇</p><p>　　選擇主變壓器臺數(shù)時應考慮以下原則：</p><p>　?。?）應滿足用電負荷對供電可靠性的要求

34、。對供有大量一、二級負荷的變電所，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。</p><p>　?。?）對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可以考慮兩臺變壓器。</p><p>　?。?）除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中且容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。&l

35、t;/p><p>　　工廠總降壓變電所主變壓器的容量和臺數(shù)的選擇主要取決于負荷的大小及其對工廠供電可靠的要求，同時應考慮工廠發(fā)展規(guī)劃等因素并與電氣主接線的選擇統(tǒng)籌安排，力求變電所的點去主接線簡單，運行方便，供電可靠，節(jié)約電能減少損耗。變壓器臺數(shù)多則供電可靠性高，但設備投資大，運行費用增加。本工廠具有額定容量較大的二級負荷和三級負荷，也有容量小的三級照明負荷，由于工廠負荷分布較不均勻，晝夜負荷變化較大，所以選用兩臺變壓

36、器，這樣可大量降低電能損耗和提高供電可靠性。同時使設置兩臺變壓器增加的設備投資，可在三到五年內(nèi)由節(jié)約的電能中收回。</p><p>　　2、選用車間內(nèi)變電所，變壓器室位于車間內(nèi)的單獨房間內(nèi)，變壓器室的大門朝車間內(nèi)開。本廠內(nèi)負荷較大，選用車間內(nèi)變電所，位于車間的負荷中心且進出線方便，可以縮短低壓配電的距離，從而降低電能損耗和電壓損耗，減少有色金屬的消耗量，因此技術(shù)經(jīng)濟指標比較好。且本廠生產(chǎn)面積比較緊湊，生產(chǎn)流程不需

37、經(jīng)常調(diào)整，設備也不需經(jīng)常變動，選用車間內(nèi)變電所較合理。</p><p>　　3、變電所主變壓器容量的選擇</p><p>　　對裝有兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量SN.T應同時滿足以下兩個條件：</p><p>　　1)任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總計算負荷S30的大約60%-70%的需要，即</p><p>　　經(jīng)補償，高壓側(cè)S3

38、0為1626KV.A</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　2）任一臺變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要，即</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　因鑄造車間、電鍍車間、鍋爐房屬于二級負荷，其余屬于三級負荷，對供有大量一、二級負荷的變電

39、所，應采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電。</p><p>　　在低壓側(cè)用15個BKMJ0.4-30-1電容進行無功補償后，低壓側(cè)的額定容量為1567KV.A，高壓側(cè)的為1626KV.A?？紤]到車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜于大于1000KV.A。這一方面是受以往低壓開館電器斷流能力和短路穩(wěn)定要求的限制；另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負荷中心

40、，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量，所以選用S9-1000/10(6) 型三相油浸式銅線低損耗配電變壓器，額定容量為1000KV.A，額定電壓為10KV。工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。</p><p>　　此外適當考慮今后5~10年電力負荷的增長，額定容量留有一定的余地。此外電力變壓器的額定容量SN.T 是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。如果安裝地點不

41、在規(guī)定的溫度下，則年平均氣溫每升高1℃，變壓器容量相應地減少1%。對于戶內(nèi)變壓器，由于散熱條件較差，一般變壓器室的出風口與進風口間約有15攝氏度的溫差，從而使處在室中的變壓器環(huán)境溫度比戶外變壓器環(huán)境溫度要高出約8攝氏度，因此戶內(nèi)變壓器的實際容量較之計算所得的容量減少8%。所以選用的額定容量稍大一點。</p><p>　　由于變壓器的負荷是變動的，大多數(shù)時間是欠負荷運行，因此必要時可以時當過負荷，并不影響其使用壽命

42、。油浸式變壓器，戶內(nèi)可正常過負荷20%。但干式變壓器一般不考慮正常過負荷，且干式變壓器的額定容量較小，不宜大于630KV.A，過負荷能力也較小，過負荷百分數(shù)和過負荷時間都較油浸式變壓器的低，所以選用油浸式變壓器。</p><p>　　4、變壓器的選取如下表：</p><p>　　采用Dyn11型接線，較之Yyn11聯(lián)接有以下優(yōu)點：</p><p>　　1）對于Dyn

43、11聯(lián)接變壓器來說，其3n次諧波電流在其三角形接線的一次繞組沒形成環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，有利于抑制高次諧波。</p><p>　　2) Dyn11聯(lián)接變壓器的零序阻抗較之Yyn11聯(lián)接變壓器的零序阻抗小得多，從而更有利于低壓單相接地短路故障保護的動作和故障的切除。</p><p>　　3）當?shù)蛪簜?cè)用單相不平衡負載時，由于Yyn11聯(lián)接變壓器要求抵押中性線電流不超過低壓繞組額

44、定電流的25%，因而嚴重限制其接用單相負荷的容量，影響了變壓器設備能力的充分發(fā)揮，所以宜選用Dyn11聯(lián)接變壓器。其低壓側(cè)中性線電流允許達到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負荷的能力遠比Yyn11聯(lián)接變壓器大。</p><p>　　5、兩臺變壓器并列運行時，必須滿足以下四個基本條件</p><p>　　1）并列變壓器的額定一、二次電壓必須對應相等，否則易形成環(huán)流。2）阻抗電壓

45、必須相等，否則易導致過負荷現(xiàn)象。3）連接組別必須相等，否則易形成環(huán)流，可能使變壓器繞組燒毀。4）變壓器容量盡量相同或相近，如果容量相差懸殊，不僅運行不方便，還易形成環(huán)流，使容量小的變壓器過負荷燒毀。</p><p>　　2.5主接線方案的選擇</p><p>　　主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián)電容器、避雷器等電氣設備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。

46、</p><p>　　電氣主接線是變電所的主要電路，它明確表示了變電所電能接受與分配的主要關(guān)系，是變電所運行、操作的主要依據(jù)。在設計中，主接線的擬定對電氣設備選擇、配電裝置布置、保護和控制測量的設計、建設投資以及變電所運行的可靠性、靈活性及經(jīng)濟性等都密切相關(guān)，所以主接線的選擇是供電系統(tǒng)設計中一項重要的環(huán)節(jié)。</p><p>　　在三相對稱情況下，電氣主接線圖通常以單線圖表示，圖上所有電器元

47、件均用統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號表示。</p><p>　　1、對電氣主接線的基本要求</p><p>　　安全性：應符合有關(guān)國家標準和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全。</p><p>　　可靠性：應滿足電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可靠性的要求。</p><p>　　靈活性：應能適應必要的各種運行方式，便于切換操作和檢驗，且適合符

48、合的發(fā)展。</p><p>　　經(jīng)濟性：在滿足上述要求的前提下，盡量是主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。</p><p>　　結(jié)合工廠發(fā)展的規(guī)劃，留有擴建余地。</p><p>　　2、工廠總降壓變電所電氣主接線的選擇</p><p>　　總降壓變電所的電氣主接線應根據(jù)工廠負荷的類型、供電及配電電壓、電源進線的數(shù)目以

49、及主變壓器的數(shù)目來確定。一般說來，我們經(jīng)過計算選擇的工廠總降壓變電所的特點是：</p><p>　?。?）供配電的電壓是6~10千伏。電能先經(jīng)過高壓配電所集中，再由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或由高壓配電線路直接供給高壓用電設備。車間變電所內(nèi)裝有電力變壓器，將6~10千伏的高壓電將為一般低壓設備所需電壓，然后由低壓配電線路將電能分送到各個用電設備。 </p><p>　?。?）電

50、源進線為2回進線。一路是架空線WL1，另一路是電纜線WL2。最常見的進線方案是一路電源來自發(fā)電廠或來自電力系統(tǒng)變電站，作為正常工作電源，而另一路電源則來自鄰近單位的高壓聯(lián)絡線，作為備用電源。</p><p>　?。?）主變壓器的數(shù)目為2臺。我們考慮到極不平衡，晝夜負荷或季節(jié)性負荷變化大，選用兩臺變壓器大量降低電能損耗。工廠中有大量沖擊性負荷，為減少它們對其它負荷的的影響，有必要為沖擊性負荷單獨設置變壓器。<

51、/p><p>　　2.6 總降壓變電所的接線方式</p><p><b>　　1、電源進線</b></p><p>　　該配電所有兩路10KV電源進線，一路是架空線WL1，另一路是電纜線WL2。最常見的進線方案是一路電源來自發(fā)電廠或來自電力系統(tǒng)變電站，作為正常工作電源，而另一路電源則來自鄰近單位的高壓聯(lián)絡線，作為備用電源。</p>&

52、lt;p>　　考慮到進線斷路器在檢修時有可能兩端來電，因此為保證斷路器檢修時的人身安全，斷路器兩側(cè)都必須裝設高壓隔離開關(guān)。</p><p><b>　　2、母線</b></p><p>　　母線，是配電裝置中用來匯集和分配電能的導體。</p><p>　　高壓配電所的母線，通常采用單母線制。如果是兩路或以上電源進線時，則采用高壓隔離開關(guān)或

53、高壓斷路器（其兩側(cè)裝隔離開關(guān)）分段的單母線制。母校采用隔離開關(guān)分段時，分段隔離開關(guān)可安裝在墻上，也可采用專門的分段柜（亦稱聯(lián)絡柜）。</p><p>　　為了測量、監(jiān)視、保護和控制主電路設備的需要，每段母線上都接有電壓互感器，進線上和出線上都接有電流互感器。附錄圖的高壓電流互感器均有兩個二次繞組，其中一個節(jié)測量儀器，另一個節(jié)繼電保護裝置。為了防止雷電過電壓侵入配電所時擊毀其中的電氣設備，各段母線上都裝設了避雷器。

54、避雷器和電壓互感器同裝設在一個高壓柜內(nèi)，且共用一組高壓隔離開關(guān)。</p><p><b>　　3、高壓配電出線</b></p><p>　　由于這里的高壓配電線都是由高壓母線出來斷路器需在其母線側(cè)加隔離開關(guān)，以保證斷路器和出線的安全檢修。</p><p>　　4、主接線的方案與分析</p><p>　　主接線的基本形式有

55、單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。</p><p>　　（1）10kV主接線設計</p><p>　　10kV主要擔負著為整個變電所供電的重任，主供電源由10kV母線引兩回線供給，其中一回線路作為工作電源，另一回路作備用電源，因此有單母線接線，單母線分段接線，橋形接線三個方案可供選擇。</p><p>　　方案I：采用單母線接線</p><

56、p>　　優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少操作方便、設備少、經(jīng)濟性好，并且，母線便于向兩端延伸，便于擴建和采用成套配電裝置。</p><p>　　缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電；調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路

57、時，有較大的短路電流。</p><p>　　適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。</p><p>　　圖2.6-1 單母線接線 圖2.6-2 單母線分段接線</p><p>　　圖2.6-3 橋形接線（a）內(nèi)橋接線（b）外橋接線</p><p>　　方案II：采用單母線分段接線&

58、lt;/p><p>　　優(yōu)點：可以提高供電可靠性和靈活性。用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。</p><p>　　缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴

59、建。</p><p>　　方案Ⅲ：采用橋形接線</p><p><b>　　內(nèi)橋接線：</b></p><p>　　優(yōu)點：在線路故障或切除投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單。</p><p>　　缺點：在變壓器故障或切除投入時，要使相應線路短時停電，并且操作復雜。</p><p><b

60、>　　外橋接線：</b></p><p>　　優(yōu)點：在變壓器故障或切除投入時，不影響其余回路工作，并且操作簡單。</p><p>　　缺點：在線路故障或切除投入時，要使相應線路短時停電，并且操作復雜。</p><p>　　橋形接線投資少，但可靠性不高，只適用于小容量變電站，以及作為最終將發(fā)展為單母線分段接線或雙母線接線的工程初期接線方式[3]。&l

61、t;/p><p>　　經(jīng)過以上論證，決定采用方案II即單母線分段接線。如圖2.6-2。</p><p>　?。?） 0.4kV主接線設計</p><p>　　方案I：采用單母線接線</p><p>　　優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少操作方便、設備少、經(jīng)濟性好，并且，母線便于向兩端延伸，便于擴建和采用成套配電裝置。</p><p&g

62、t;　　缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電；調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。</p><p>　　方案II：采用單母線分段接線</p><p>　　優(yōu)點：可以提高供電

63、可靠性和靈活性。用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電;當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。</p><p>　　缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)故或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。</p><p>　　經(jīng)過以上論證，

64、決定采用方案II即單母線分段接線。如圖2.6-2。</p><p>　　單母線分段接線保留了單母線接線的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對一級負荷的供電等。</p><p><b>　　方案比較分析：</b></p><p>　?。ㄒ唬┲谎b有一臺主變壓器的小型變電所主接線圖<

65、;/p><p>　　只裝有一臺主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線。根據(jù)其高壓側(cè)采用的開關(guān)器件不同，有以下三種比較典型的主接線方案。</p><p>　?。?）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線圖，這種主接線，受隔離開關(guān)和跌開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制，一般只用于500kV.A及以下容量的變電所中。這種變電所相當經(jīng)濟，但供電可靠性不高，當主變壓器或高

66、壓側(cè)停電檢修或發(fā)生故障時，整個變電所要停電。由于隔離開關(guān)和跌開式開關(guān)熔斷器不能帶負荷操作，因此變電所送點和停電的操作程序比較麻煩，如果稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負荷拉閘的嚴重事故，而且在熔斷器熔斷后，更換熔體需要一定的時間，從而影響供電可靠性。但是這種主接線對于三級負荷的小容量變電所是相當適宜的。</p><p>　　(2) 高壓側(cè)采用負荷開關(guān)-熔斷器或負荷型跌開關(guān)式熔斷器的主變電所圖，由于負荷開關(guān)和負荷型跌開式熔斷

67、器能帶負荷操作，從而使變電所停、送電的操作比上述主接線圖要簡便靈活得多，也不存在帶負荷拉閘的危險。但在發(fā)生短路鼓掌時，只能是熔斷器熔斷，因此這種主接線圖仍然存在著在排除短路故障時恢復供電的時間較長的缺點，供電可靠性仍然不高。這種主接一般也只用于三級負荷的變電所。</p><p>　　(3)高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器的變電所主接線圖，這種主接線由于采用了高壓熔斷器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，而且在發(fā)生短

68、路故障時，過電流保護裝置動作，斷路器會自動跳閘，如果短路故障已消除，則可立即合閘恢復供電。如果配備自動重合裝置（ARD），則供電可靠性更高。但是如果變電所只此一路電源進線時，一般也只用于三級負荷；但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡線與其他變電所相連時，或另有備用電源時，則可用于二級負荷。如果變電所有兩路電源進線，如圖，則供電可靠性相應提高，可供二級負荷或少量一級負荷。</p><p>　　分析：此接線方式具有一回電源進線和

69、一臺變壓器接線，這種情況在變電所的高壓側(cè)采用線路一變壓器組接線，而變壓器的低壓側(cè)則采用單母線接線方式。變壓器高壓側(cè)裝有斷路器的線路一變壓器組接線，這種接線由于變壓器高壓側(cè)裝有斷路器。主電氣線路接線見附錄1.</p><p>　　正常運行時，變壓器的切投操作以及發(fā)生事故時故障短路的切除均可利用斷路器進行，所以運行操作比較方便。低壓側(cè)單母接線是簡單的母線接線，有母線引出饋電線到工廠配電所或車間變電所，饋電線可用斷路器

70、或負荷開關(guān)控制，，或者簡單的采用隔離開關(guān)及熔斷器控制方式，視負荷的大小及重要程度而定。</p><p>　　這種接線具有簡單、經(jīng)濟的優(yōu)點，雖然這種接線采用了高壓斷路器，投資稍大些，但是只有一回進線和一臺變壓器，低壓側(cè)有是單母接線，所以供電可靠性不高。當線路一變壓器組中的任一原件或母線發(fā)生故障或進行檢修時，全部都要停電。</p><p>　?。ǘ┭b有兩臺主變器的小型變電所主接線圖</

71、p><p>　　(1) 高壓無母線、低壓單母線分段的變電所主接線，這種主接線的供電可靠性較高，當任一主變壓器或任一電源進線停電檢修或發(fā)生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可恢復對整個變電所的供電。如果兩臺主變壓器高壓側(cè)斷路器裝設互為備用的備用電源自動投入裝置，則任一主變壓器高壓側(cè)斷路器因電源斷電（失壓）而跳閘時，另一主變壓器高壓側(cè)的斷路器在備用電源自動裝置作用下自動合閘，恢復整個變電所的供電。這時該變電所

72、可供一、二級負荷。</p><p>　?。?）高壓采用單母線、低壓單母線分段的變電所主接線圖，這種主接線適合用于裝有兩臺及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。但在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變得所要停電。這時只能供電給三級負荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯(lián)絡線時，則可供一、二級負荷。<

73、/p><p>　　(3)高低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線圖（見附錄） 這種變電所的兩段高壓母線，在正常時可以接通運行，也可以分段運行。任一臺主變壓器或任一路電源進線停電檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，均可迅速恢復整個變電所的供電。</p><p>　　主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較</p><p>　　5、電氣主接線的確定</p><p>　　電源

74、進線為兩路，變壓器臺數(shù)為兩臺。二次側(cè)采用單母線分段接線。兩路外供電源容量相同且可供全部負荷，采用一用一備運行方式，故變壓器一次側(cè)采用單母線分段接線，而二次側(cè)采用單母線分段接線。</p><p>　　該方案中，兩路電源均設置電能計量柜，且設置在電源進線主開關(guān)之后。變電所采用直流操作電源，為監(jiān)視工作電源和備用電源的電壓，在母線上和備用進線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當工作電源停電且備用電源電壓正常時，先斷開工作電源

75、進線斷路器，然后接通備用電源進線斷路器，由備用電源供所有負荷。</p><p>　　綜上分析，選擇高低壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線方法。</p><p>　　電源進線為兩路，變壓器臺數(shù)為兩臺。故變壓器一次側(cè)采用單母線用高壓斷路器分段接線，而二次側(cè)也采用單母線用高壓斷路器分段接線。所以我們選用單母用高壓斷路器分段，它的優(yōu)點是：</p><p>　　(1)運行調(diào)度靈

76、活,正常時兩條母線和全部斷路器運行，成多路環(huán)狀供電； </p><p>　　(2)檢修時操作方便，當一組母線停支時，回路不需要切換，任一臺斷路器檢修，各回路仍按原接線方式運行，不需切換; </p><p>　　(3)運行可靠，每一回路由兩臺斷路器供電，母線發(fā)生故障時，任何回路都不停電? </p><p>　　它還有一定的缺點：使用設備較

77、多，特別是斷路器和電流互感器，投資費用大，保護接線復雜。</p><p>　　2.7 短路電流計算</p><p><b>　　短路計算電路圖</b></p><p>　　工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對用電負荷供電，系統(tǒng)中最常見的故障就是短路，其主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞。短路電流比正常電流大得多，可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。一般三

78、相短路的電流最大，造成的危害也最嚴重。為了使電力系統(tǒng)的電氣設備在最嚴重的短路狀態(tài)下也可能可靠地工作，在選擇和校驗電氣設備的短路計算中，常以三相短路計算為主。在計算短路電路的阻抗時，對于含有變壓器的電路，電路內(nèi)各元件的阻抗都應統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓去。對于高壓側(cè)電網(wǎng)當時，不記入電阻。對于低壓電網(wǎng)短路計算，通常計入短路電路所有元件的阻抗，即除了應計入前述主要元件的阻抗外，通常還要計入母線的阻抗、電流互感器一次線圈阻抗、低壓斷路器過電

79、流線圈阻抗和低壓線路中各開關(guān)觸頭接觸電阻等，電阻較小時可忽略不計。</p><p>　　如圖所示，取兩個短路點k-1、k-2。高壓架空線路采用LGJ鋼芯鋁絞線，已知架空線路電抗X0為0.33/km，10kV側(cè)短路容量為500MVA，。</p><p>　　1.求k-1點三相短路電流(=10.5kV)</p><p>　?、?電力系統(tǒng)的電抗：</p>&

80、lt;p><b>　　X１＝＝＝0.22</b></p><p>　?、?架空線路電抗： </p><p>　　X2= X0l=0.33/km 6km=1.98</p><p>　?、踜-1點短路的等效電路，如圖：</p><p>　　④三相短路電流周期分量有效值：</p><

81、p><b>　　===2.76kA</b></p><p>　?、萑喽搪反螘簯B(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：</p><p><b>　　===2.76kA</b></p><p>　?、奕喽搪窙_擊電流及其有效值：</p><p><b>　?、呷喽搪啡萘浚?lt;/b><

82、/p><p>　　= </p><p>　　2.求k-2點三相短路電流(=0.4kV)</p><p><b>　?、匐娏ο到y(tǒng)的電抗：</b></p><p>　　②架空線路電抗： </p><p>　?、垭娏ψ儔浩鞯碾娍梗?lt;/p>

83、<p><b>　　==</b></p><p>　　④k-2點短路的等效電路，如圖：</p><p><b>　　⑤總阻抗：</b></p><p>　?、奕喽搪冯娏髦芷诜至坑行е担?lt;/p><p>　　===32.12kA</p><p>　　⑦三相短路次

84、暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：</p><p>　　===32.12kA</p><p>　?、嗳喽搪窙_擊電流及其有效值：</p><p>　　=1.84=1.8432.12kA=59.1kA</p><p>　　=1.09=35.01kA</p><p><b>　?、崛喽搪啡萘浚?lt;/b><

85、;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　2.8 電氣設備選擇</p><p>　　1、高壓一次設備必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求，工作安全可靠，運行維護方便，投資經(jīng)濟合理。</p><p>　　2、電氣設備按在正常條件下工作進行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是

86、指電氣裝置的位置、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。電氣要求是指電氣要求裝置對設備的電壓、電流、頻率等的要求；對一些斷流電器如開關(guān)、熔斷器等，應考慮其斷流能力。</p><p>　　3、電氣設備要滿足在短路故障條件下工作的要求，還必須按最大可能的短路故障時的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度進行校驗。但對熔斷器及裝有熔斷器保護的電壓互感器，不必進行短路 的校驗，但必須進行短路熱穩(wěn)定度的校驗。</p&g

87、t;<p>　?。?）設備的額定電壓應不小于裝置地點的額定電壓或最高電壓電壓（若設備額定電壓按最高工作電壓）。</p><p>　　（2）設備的額定電流應不小于通過設備的計算電流。</p><p>　?。?）最大開斷電流（或功率）應不小于它可能開斷的最大電流（或功率）。</p><p>　?。?）按三相短路沖擊電流校驗動穩(wěn)定性。</p>

88、<p>　?。?）按三相短路穩(wěn)定電流和短路發(fā)熱假想時間校驗熱穩(wěn)定性。</p><p>　　按照校驗條件進行電氣設備選擇如下：</p><p><b>　　高壓設備選擇如下：</b></p><p><b>　　低壓設備選擇如下：</b></p><p>　　所選高壓一次設備功能簡介<

89、/p><p>　　高壓隔離開關(guān)：主要是隔離高壓電源，以保障其設備和線路的安全檢修。</p><p>　　高壓熔斷器 ： RN2型作高壓電壓互感器一次側(cè)的短路保護。</p><p>　　高壓斷路器 ： 不僅能通斷正常負荷電流，而且能接通和承受一定時間的短路電流，并能保護裝置作用下自動跳閘，切斷短路故障。</p><p><b>　　2

90、.9繼電保護</b></p><p>　　一、電力變壓器的繼電保護</p><p>　　1、對于高壓側(cè)為6-10kV的車間變電所主變壓器來說，通常裝設帶時限的過電流保護，如果過電流保護動作時間大于0.5-0.7時，還應裝設電流速斷保護。</p><p>　　2、容量在800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及車間內(nèi)油浸式變壓器，按規(guī)定裝設瓦斯保護（

91、又稱氣體繼電保護）。容量在400KVA及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單臺運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設過負荷保護。過負荷保護和瓦斯保護在輕微故障時（通稱為“輕瓦斯故障”），動作于信號，而其他保護包括瓦斯保護在嚴重故障時（通稱為“重瓦斯故障”），一般均動作于跳閘。</p><p>　　由于本設計方案中選擇兩臺1000KVA的電力變壓器，所以應進行瓦斯保護，定時限過電流保護，電流速斷保護

92、，過負荷保護等相應的保護。</p><p>　　二、高壓線路的繼電保護</p><p>　　1、作為線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電流保護和瞬時動作的電流速斷保護。如果過電流保護動作時間不大于0.5-0.7時，可不裝設電流速斷保護。相間短路保護應動作于斷路器的跳閘機構(gòu)，使斷路器跳閘，切除短路故障部分。</p><p>　　2、作為線路的單相接地保護，有兩種方

93、式：①絕緣監(jiān)視裝置，裝設在變配電所的高壓母線上，動作于信號。②有選擇性的單相接地保護，也動作于信號，但是當單相接地故障危及人身設備安全時，則動作于跳閘。</p><p>　　3、對于可能經(jīng)常過負荷的電纜線路，應裝設過負荷保護，動作于信號。</p><p>　　2.10防雷和接地裝置的確定</p><p><b>　?。?）防雷裝置確定</b>&

94、lt;/p><p>　　雷電引起的大氣過電壓會對電器設備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴重</p><p>　　的危害，因此，在變電所必須采取有效的防雷措施，以保證電器設備的安全。下面分情況對防雷裝置進行選擇。</p><p><b>　?。?）直擊雷的防治</b></p><p>　　根據(jù)變電所雷擊目的物的分類，在變電所的中的建筑物

95、應裝設直擊雷保護裝置。在進線段的1km長度內(nèi)進行直擊雷保護。防直擊雷的常用設備為避雷針。所選用的避雷器：接閃器采用直徑的圓鋼；引下線采用直徑的圓鋼；接地體采用三根2.5m長的的角鋼打入地中再并聯(lián)后與引下線可靠連接。</p><p>　?。?）雷電侵入波保護</p><p>　　由于雷電侵入波比較常見，且危害性較強，對其保護非常重要。對變電所來說，雷電侵入波保護利用閥式避雷器以及與閥式避雷器

96、相配合的進線保護段；為了其內(nèi)部的變壓器和電器設備得以保護，在配電裝置內(nèi)安放閥式避雷器。</p><p><b>　?。?）接地裝置確定</b></p><p>　　接地裝置為接地線和接地體的組合，結(jié)合本廠實際條件選擇接地裝置：交流電器設備可采用自然接地體，如建筑物的鋼筋和金屬管道。</p><p><b>　　3 總 結(jié)</b

97、></p><p>　　通過本次工廠供電課程設計，加深了我對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進行一次設計所要經(jīng)歷的步驟，象總降壓的設計、負荷計算、變電所所址的選擇、短路電流的計算以及各個用電設備的選擇和校驗、電線和電纜的選擇、防雷措施等等，我與其他同學一起進行課題分析、查資料，進行設計，整理說明書到最后完成整個設計。作為大學階段一次重要的學習經(jīng)歷我感覺自己受益非淺，同時深深的感覺的自己的學習能力在不斷提高，

98、兩周的時間就這樣匆匆的過去了。 這次設計使我對工廠供電有了新的認識，對總降壓變電所的設計由一無所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，對老師的關(guān)心，指導大家有感于心，事實上這次設計對我們的鍛煉是多方面的，除了對設計過程熟悉外，我們還進一步提高了作圖，說明書編輯，各種信息的分析，對WORD文檔的使用等多方面的能力。不久我們將走上工作崗位，這樣的學習機會對我們來說已經(jīng)不多了，我們非常重視。我們發(fā)揚團隊合作的精神，互相配合。

99、</p><p>　　課程設計的過程是艱辛的，但是收獲卻是很大的。這次課程設計我主要是應用以前學習的工廠供電知識，綜合起來才完成了這個課程設計。</p><p>　　首先，綜合課程設計讓我把以前學習到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知識有了更進一步的理解和認識，再次，我在課程設計中碰到了很多的問題，我通過查閱相關(guān)書籍，資料，通過自己鉆研，特別是得到了王薇老師的諄諄教導，王老師給予了

100、我很大的幫助，不僅給了我思路上的開闊，還讓我認識到了自己對以前所學知識的不足方面。</p><p>　　電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要的能源和動力，電能在工業(yè)生產(chǎn)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比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)自動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，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化</p><p>　　當然，通過這次課程設計，

101、我也發(fā)現(xiàn)了自身的很多不足之處，在以后的學習中，我會不斷的完善自我，不斷進取，能使自己在這方面有一個大的發(fā)展。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王子午 徐澤植，常用供配電設備選型手冊</p><p>　　[2] 劉介才，工廠供電（第4版），機械工業(yè)出版社，2007</p><p>　

102、　[3] 雷振山，中小型變電所實用設計手冊，中國水利水電出版社，2000年5月</p><p>　　[4] 劉介才，實用供配電技術(shù)手冊（第一版），中國水利水電出版社，2002年1月 </p><p>　　[5] 王子午 徐澤植，常用供配電設備選型手冊 ，煤炭工業(yè)出版社，1998年2月第一版</p><p>　　[6] 王子午 陳昌，10kV及以下供配電設計與