畢業(yè)設(shè)計---工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計報告（論文）</p><p>　　2012年 12 月 01 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　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；電能的輸送的分配既簡單經(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。因

2、此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。 本設(shè)計首先根據(jù)廠方給定的全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負荷表進行電力負荷計算，然后根據(jù)計算負荷選定了主變壓器和各車間變電所的變壓器型號及其聯(lián)接組別，在設(shè)計中根據(jù)本廠供電電源和廠供電要求進行了架空線路的選擇，根據(jù)電力部門對工廠功率因數(shù)的要求計算出需要補償?shù)臒o功功率并以此選擇相應(yīng)的補償電容器。然后對線路設(shè)定短路點進行短路電流的計算，并選出不同變壓側(cè)的電氣設(shè)備。畫出全廠供電系統(tǒng)的主接線

3、圖。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：主接線，電力負荷計算，無功補償，短路電流計算，高低壓設(shè)備</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 前言··············

4、3;·························6</p><p>　　第二章·······

5、;····································

6、83;·····7</p><p>　　2.1 電壓損耗條件·························

7、83;········7</p><p>　　2.2工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號及選擇·····················

8、·································8</p><p>

9、　　2.3方案初定及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)的分析·············8</p><p>　　第三章 總降壓變電所的位置電氣設(shè)計·············11&l

10、t;/p><p>　　3.1變配電所所址選擇的一般原則················11</p><p>　　3.2結(jié)合方案要求設(shè)計位置圖········

11、·············12</p><p>　　第四章···················

12、······························13</p><p>　　4.1繼電器保護的整定

13、3;····························13</p><p>　　第五章 電氣設(shè)備的選擇··&#

14、183;··························14</p><p>　　第六章 車間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇··

15、····································

16、3;················16</p><p>　　第七章 防雷···············&

17、#183;··························16</p><p>　　7.1防雷設(shè)備····

18、83;····································&

19、#183;16</p><p>　　7.2防雷措施······························

20、83;···········17</p><p>　　致謝····················

21、3;·······························18</p><p>　　參考文獻

22、83;····································&

23、#183;···19</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　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；電能的輸送的分配既簡單經(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。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。 在工廠里，

24、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?。ǔ娀I(yè)外）。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比重多少，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)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)，

25、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。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，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</p><p><b>　　第二章</b></p><p>　　

26、2.1 電壓損耗條件</p><p>　　導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗。即設(shè)計線路時，高壓配電線路的電壓損耗一般不超過線路額定電壓的5%。 對于輸電距離較長或負荷電流較大的線路，必須按工廠設(shè)計的基礎(chǔ)資料來選擇或校驗。 電壓損耗： 電壓損耗△UAC%= P(Rol)+Q(Xol)／10UN2 式中，△UAC

27、%——線路實際的電壓損耗； P、Q——干線上總的有功負荷和無功負荷； l——線路的長度； Ro、Xo——線路單位長度的電阻和電抗； UN——線路的額定電壓。 對于架空線路可取Xo=0.4Ω/km.</p><p>　　2.2工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號及選擇</p><p>　　鋁絞線（LJ）。戶外架空線路采用的鋁絞線導(dǎo)電性能好，重量輕，對風(fēng)雨作用的抵抗力強，但對化學(xué)腐蝕作用

28、的抵抗力較差，多用在10KV及以下線路上，其桿距不超過100～125m。 </p><p>　?、阡撔句X絞線（LGJ）。此種導(dǎo)線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機械強度差的缺點。由于交流點的趨膚效應(yīng)，電流實際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面積面積是指鋁線部分的面積。在機械強度要求較高的場所和35KV及以上的架空線路上多被選用。</p><p>　?、坫~絞線（TJ）。銅絞線導(dǎo)電

29、性能好，對風(fēng)雨及化學(xué)腐蝕作用的抵抗力強，但造價高，且密度過大，選用要根據(jù)實際需要而定。</p><p>　　2.3方案初定及經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)的分析</p><p>　　目前機械廠東北方向6KM處有一地區(qū)降壓變電所，用一臺110/35/10KV、1*25MV.A的變壓器作為工廠主電源，允許用35KV或10KV的一種電壓，以一回架空線向工廠供電。 根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電的實際情況，并適當(dāng)

30、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，綜合上述資料進行考慮分析兩方案如下：</p><p>　　方案一：采用35kv電壓供電的特點 1、供電電壓較高，線路的功率損耗較小，年運行費用較低； 2、電壓損失小，調(diào)壓問題容易解決； 3、對cosφ的要求較低，可以減少高功率因數(shù)補償設(shè)備的投資； 4、需要建設(shè)總降壓變電所，工廠供電設(shè)備便于集中控制管理，易于實現(xiàn)自動化，但要多占一定的土地面積； 5、根據(jù)

31、運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)，35kv架空線路的故障率比10kv架空線路的故障率低一半，因而供電可靠性高； 6、有利于工廠進一步擴展。</p><p>　　方案二：采用10kv電壓供電的特點 1、不需投資建設(shè)工廠總降壓變電所，并少占土地面積； 2、工廠內(nèi)不裝設(shè)主高壓器，可簡化接線，便于運行操作； 3、減輕維護工作量，減少管理人員； 4、供電電壓較35kv低，會增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也會增大； 5、要求的co

32、sφ值高，要增加補償設(shè)備的投資； 6、線路的故障率比35kv的高，即供電可靠性不如35kv.</p><p>　　方案一：正常運行時以35kv單回路架空線路供電，由鄰廠10kv電纜線路作為備用電源。根據(jù)設(shè)計基礎(chǔ)資料全廠計算負荷情況，S30=4485kv?A，且只有少數(shù)的負荷為二級負荷，大多數(shù)為三級負荷，故擬廠內(nèi)總降壓變電所裝設(shè)一臺容量為5000kv?A的變壓器，型號為SJL1-5000/35型，電壓為35/10k

33、v,查產(chǎn)品樣本，其有關(guān)技術(shù)參數(shù)為：</p><p>　　△P0=6.9kw, △Pk=45kw,Uk%=7,I0%=1.1。 變壓器的功率損耗： 有功功率損耗 △PT≈△P0+△Pk(S30/SN)2=6.9+45*(4485/5000)2=43.1kw 無功功率損耗△QT≈△Q0+△QN(S30/SN)2=SN[I0%/100+UK%/100*(S30/SN)2] =5000*[1.1/100+7/100*(4

34、485/5000)2]=336.6kvar 35kv線路功率等于全廠計算負荷與變壓器功率損耗之和. P’30=P30+△PT=4087+43.1=4130.1kw Q’30=Q30+△QT=1659+336.6=1995.6kvar S’30= P’30 + Q’30 =4130.1+1995.6=6125.7kvar cosφ’= P’30/ Q’30 =4130.1/6125.7=0.67 I’30= S’30/ UN=6125.7

35、/ *35=101.05A考慮到本廠負荷的增長是逐漸的,為了節(jié)約有色金屬消耗量,按允許發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面,而未采用經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面.查有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本,選擇鋼芯鋁鉸線LGJ-70,其允許</p><p>　　第三章 總降壓變電所的位置電氣設(shè)計</p><p>　　3.1變配電所所址選擇的一般原則</p><p>　　變配電所所址的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求并

36、經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析比較后確定。</p><p>　　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消耗量。 </p><p>　?、谶M出線方便，特別是要便于架空進出線。 </p><p>　?、鄄粦?yīng)妨礙企業(yè)的發(fā)展，有擴建的可能。 </p><p>　　④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>&l

37、t;p>　?、菰O(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。</p><p>　　⑥不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所，無法避開時，應(yīng)有相應(yīng)的保護措施。</p><p>　?、卟灰嗽O(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，無法遠離時，不應(yīng)在污染原的下風(fēng)側(cè)。</p><p>　?、嗖粦?yīng)設(shè)在廁所、浴室和其它經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相鄰。</p

38、><p>　　⑨不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(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)行國標(biāo)GB50058-1992的規(guī)定</p><p>　?、獠粦?yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。</p><p>　　3.2結(jié)合方案要求設(shè)計位置圖</p><p>　　根據(jù)前面已確定的供電方案,結(jié)合本廠區(qū)

39、平面示意圖,考慮總降壓變電所盡量接近負荷中心,且遠離人員集中區(qū),不影響廠區(qū)面積的利用,有利于安全等諸多因素,擬將決降壓變電所設(shè)在廠區(qū)東北部,如附圖1-1。 根據(jù)運行而要,對總降壓變電提出以下要求: </p><p>　　1、 總降壓變電所所裝設(shè)一臺5000kv?A、35/10kv的降壓變壓器，與35kv架空線路接成－線路-變壓器組。為便于檢修、運行、控制和管理，在變壓器高壓側(cè)進一處應(yīng)設(shè)置高壓斷路器。

40、</p><p>　　2、 根據(jù)規(guī)定，備用電源只有主電源線路解列及變壓器有故障或檢修時才允許投入，因此備用10 kv電源進線斷路器在正常工作時必須斷開。 </p><p>　　3、 變壓器二次側(cè)（10kv）設(shè)置少油斷路器，與10kv備用電源進線斷路器組成備用電源自動投入裝置（APD），當(dāng)工作電源失去電壓時，備用電源立即自動投入。 </p><p>　　4、 變壓

41、器二次側(cè)10kv母線采用單母線分段接線。變壓器二次側(cè)10kv接在分段I上，而10kv備用電源接在分段Ⅱ上。單分母線分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)在正常工作時閉合，重要二級負荷可接在母線分段Ⅱ上，在主電源停止供電時，不至于使重要負荷的供電受到影響。</p><p>　　5、 本總降壓變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。當(dāng)主電源停電時，操作電源不至于停電。</p><p>　　6、 用雙母線供電，

42、當(dāng)有一個根母線出故障或需要檢修時，可以用另一根母線投入使用，以免影響到工廠的生產(chǎn)。 </p><p><b>　　第四章 </b></p><p>　　4.1繼電器保護的整定 </p><p>　　對于線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過電保護和瞬時機構(gòu)，使斷路器跳閘，切除短路故障部分。對于單相接地保護可才用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變配電所的高壓

43、母線上，動作于信號。 原則：帶時限過電流保護的動作電流Iop,應(yīng)躲過線路的最大負荷電流；電流速斷保護的動作電流即速斷電流Iqb應(yīng)按躲過它所保護線路的末端的最大短路電流Ik.max來整定。 變壓器過電流保護和速斷保護： 繼電器采用DL-15/10，動作時限設(shè)為1S。</p><p>　　TA的變相比：Ki=5000/35=143 所以采用150/5A， 計算電流：Ii=2*Seb/√3UN=2*5000/√3*35

44、=164.97 過電流保護: Iop＝KrelKwIk.max/KreKi=1.3×1×164.97/0.8×30=8.94A 整定動作電流為9A，過電流保護一次側(cè)動作電流為： Iopl=Ki/Kw*Iop=30*9=270A 靈敏度校驗：Ks=Ik.min/Iopl=0.87*3.13*103/270=10.08>1.5 WL2過電流保護整定滿足要求。 速斷保護：Ike(2)=3.32*103*10

45、/35=948.57 Iop.KA=Kel.Kw/Ki*Ike(2)=1.3*1/30*948357=41.1A 速斷電流倍數(shù)整定為 nqb=41.1A/10A=4.11 整定動作倍數(shù)4.11倍，Iopl（qb）=4.11*270=1109.7A 靈敏度校驗：Ks=Ik.min(2)/Iopl=4.36*0.87*103/1109.7=3.42>1.5 WL2過電流速斷保護整定滿足要求。</p>

46、<p>　　第五章 電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　根據(jù)上述短路電流計算結(jié)呆，按正正常工作條件選項擇和按短路情況校驗確定的總降壓變電所高、低壓電氣設(shè)備如下： （1） 主變35kA側(cè)高備如表7所示。 表7 35kV側(cè)電氣設(shè)備 設(shè)備名稱及型號 計算數(shù)據(jù) 高壓斷路器SW2-35/100 隔離開關(guān)JDJJ-35 電壓互感器LCW-35 電流互感器LCW-35 避雷器/（MV?A） U=35k

47、v 35kv 35kv 35kv 35kv 35kv I30=SN/ UN1=82.48A 1000A 600A 150/5 I3 k-1=6.05KA 24.8KA K3 K-1=387.9MV?A 1500MV?A I3 shk =15.43KA 63.4KA 50KA 100* *150=21.2KA I32∞t τma=6.052*0.7 I2 tt=24.82*4〞 142*5〞

48、 I2 tt=(65*0.15)2*1〞（2）主變10kv側(cè)設(shè)備（主變壓器低壓側(cè)及備用電源進線）如表8所示。該設(shè)備分別組裝在兩套高壓開關(guān)柜GG-1A（F）中。其中10kV母線按經(jīng)濟電流密度選為LMY-3（50*</p><p>　　第六章 車間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇</p><p>　　車間變電所的位置、變壓器數(shù)量和容量，可根據(jù)廠區(qū)平面布置圖提供的車間分布情況及車間負荷的中

49、位置、負荷性質(zhì)、負荷大小等，結(jié)合其他各項選項擇原則，與工藝、土建有關(guān)方面協(xié)商確定。本廠擬設(shè)置六個車間變電所，每個車間變 配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范</p><p>　　變壓器名稱 位置及型式 容量/（KV?A） 變壓器型號 變壓器名稱 位置及型式 容量/（KV?A） 變壓器型號 T1 一車間 630 SL7-630/10 T4 鍛工車間 1000 SL7-1000/10 T2 二車間 800 SL7-800/10 T5 工

50、具、機修 630 SL7-630/10 T3 三車間 1000 SL7-1000/10 T6 空壓、煤氣 100</p><p><b>　　第七章 防雷</b></p><p><b>　　7.1防雷設(shè)備</b></p><p>　　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。

51、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。</p>

52、<p><b>　　7.2防雷措施 </b></p><p>　　一、架空線路的防雷措施</p><p>　?。?）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。 </p><p>　　（2

53、）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，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。 </p><p>　?。?）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

54、路器跳閘。</p><p>　?。?）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。</p><p>　?。?）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路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

55、路中個別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護間隙。</p><p>　　二、變配電所的防雷措施 </p><p>　　（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。</p><p>　?。?）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷

56、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</p><p>　?。?）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。</p><p><b>　　致謝</b></p&g

57、t;<p>　　在指導(dǎo)老師的親切指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，此次設(shè)計才得以完成。 首先，向本設(shè)計的指導(dǎo)老師表示最誠摯的謝意。在自己緊張的工作中，仍然盡量抽出時間對我們進行指導(dǎo)，時刻關(guān)心我們的進展?fàn)顩r，督促我們抓緊學(xué)習(xí)。老師給予的幫助貫串于設(shè)計的完全過程，從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作，他都給予了指導(dǎo)，不僅使我們學(xué)會逗樂書本中的知識，更學(xué)會了學(xué)習(xí)操作方法。也懂得了如何把握設(shè)計重點，如何合理安排時間和論文的編寫，同時在畢業(yè)設(shè)

58、計過程中，他和我們在一起共同解決了設(shè)備出現(xiàn)的各種問題。 其次，要向給予此次畢業(yè)設(shè)計幫助的老師們，以及同學(xué)們以誠摯的謝意，在整個設(shè)計過程中，他們也給我很多幫助和無私的關(guān)懷，更重要的是為我們提供不少技術(shù)方面的資料，在此感謝他們，沒有這些資料就不是一個完整的論文。 總之，本次設(shè)計是在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫助下共同完成的，在設(shè)計的三個月里，我們合作的非常愉快，教會了我許多道理，是我人生的一筆財富，我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)

59、表示感謝 在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 工廠供配電技術(shù). 電子工業(yè)出版社第二版, 2006 </p><p>　　[2] 供配電技術(shù). 機械工業(yè)出版社 第二版