某工厂总配变电所及配电系统设计

重庆大学网络教育学院毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目 某工厂总配变电所及配电系统设计学生所在校外学习中心四川遂宁校外学习中心批次 层次 专业 201601、专科起点本科、电气工程及其自动化学 号 W1420345 学 生 杨敏 指 导 教 师 董光德 起 止 日 期 2016.02.14-2016.4.8 摘 要在国民经济高速发展的今天，电能的应用越来越广泛，生产、科学、研究、日常生活都对电能的供应提出更高的要求，因此确保良好的供电质量十分必要。论文注重理论联系实际，理论知识力求全面、深入浅出和通俗易懂，实践技能注重实用性，可操作性和有针对性。本设计选择进行了一个模拟的中小型工厂 10/0.4kV、容量为 2149.01KVA 的降压变电所，区域变电站经 10KV 双回进线对该厂供电。该厂多数车间为三班制。本厂绝大部分用电设备属长期连续负荷，要求不间断供电。全年为 306 个工作日，年最大负荷利用小时为 6000 小时。属于二级负荷。论文论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接线方案及高低设备与进出线。本论文共分部分包括：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和形式选择、变电所主变压器的台数、类型容量及主接线方案的选择、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、变电所电气主结线图、工厂二次回路方案的选择继电保护的设计与整定以及防雷、接地设计：包括直击雷保护、行波保护和接地网设计。关键词：负荷计算 短路计算 主接线 无功补偿 设备选择目 录中文摘要11 引言12 原始材料分析22.1 工厂供电设计的一般原则22.2 工程概况22.3 供电条件22.4 全厂负荷计算33 无功功率的补偿及变压器的选择43.1 就地补偿43.2 低压集中补偿43.3 变压器的选择及高压集中补偿54 主接线设计64.1 主接线设计的原则64.2 变配电所主接线方案的经济指标75 短路电流计算85.1 短路电流的计算86 变电所的一次设备选择和校验126.1 高压设备器件的选择及校验126.1.1 断路器的选择与校验126.1.2 隔离开关的选择与校验136.1.3 电流互感器选择与校验（高压侧电流互感器）136.1.4 电压互感器的选择与校验146.1.5 高压熔断器的选择与校验146.1.6 避雷器的选择146.1.7 10kV 进线与各车间变电所进线的校验 146.2 低压设备器件的选择及校验166.3 各车间的进线装设低压熔断器206.4 母线的选择与校验216.4.1 高压母线选择与校验216.4.2 低压母线选择与校验226.5 绝缘子和套管选择与校验236.5.1 户内支柱绝缘子236.5.2 穿墙套管247 变配电所得布置与机构设计248 防雷装置及接地装置设计258.1 直击雷保护258.2 配电所公共接地装置的设计258.3 行波保护269 二次回路方案的选择及继电保护的整定计算269.1 二次回路方案的选择269.2 变电所继电保护装置配置279.2.1 电力线路继电保护279.2.2 变压器继电保护配置2810 结束语30参考文献3001 引言工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用：电能输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。按照工厂供电技术以及所满足的必须原则进行初步设计、技术设计和施工设计等三个阶段去实行。满足所给的负荷条件、供电条件、技术条件和设备的选择的可行性。必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。应根据工程特点、规模和发展规则，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和供电地区的条件等，合理确定设计方案。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是他在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外） 。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设，也具有重大的作用。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。由此可见，一个好的供配电设计是一个工厂能顺利投产、运行、盈利的基石。对于一个工厂来说，一套好1的供配电设计是必须有的。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。2 原始材料分析2.1 工厂供电设计的一般原则按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范 、GB50053-94 10kv 及以下设计规范 、GB50054-95 低压配电设计规范 等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策。必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理。应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展。应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4） 全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。2.2 工程概况化纤毛纺厂 10kV 配变电所供电给织造车间、染整车间、锅炉房、食堂、水泵房、化验室及其他车间变电所。已知工厂三班制工作，年最大负荷利用小数6000h，其中织造车间、染整车间、锅炉房为二级负荷。二级负荷是指中断供电将在政治上、经济上造成较大的损失的用电设备。在条件允许的情况下，二级负荷应有两条线路供电，例如煤气站的鼓风机、10 吨以下的电弧炼钢炉的低压用电设备和刚玉冶炼电炉变压器等，中断供电可能造成主要设备损坏或大量产品报废2.3 供电条件2（1）供电部门可提供双回路 10kV 电源，一用一备。（2）电源 1 进线处三相短路容量 120MVA，进线电缆长约 150 米。电源 2 进线处三相短路容量 100MVA，进线电缆长约 120 米。（3）采用高供高计，要求月平均功率因数不小于 0.9， 。要求计量柜在主进开关柜之后，且第一柜为主进开关柜。（4）为其他车间变电所提供 2 路 10kV 电源出线，容量每路 800kVA。（5）配变电所设于厂区负荷中心，为独立式结构，有人值班。低压供电半径小于 250m。配变电所建筑构造及面积由电气设计定。2.4 全厂负荷计算采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，具体数据如表 2-1 所示。表 2-1计 算 负 荷序号车间或用电单位名称设备容量(kW)xKcostg30P(kW)30Q(kVAR)30S(kVA)变压器台数及容量PKQ1 制条车间 340 0.8 0.8 0.75 272 204 480.8326 0.9 0.952 纺纱车间 340 0.8 0.8 0.75 272 204 480.8326 0.9 0.953 软水站 86.1 0.65 0.8 0.75 55.965 41.9737 121.763 0.9 0.954 锻工车间 36.9 0.3 0.65 1.17 11.07 12.9519 52.18448 0.9 0.955 机修车间 296.2 0.3 0.5 1.73 88.86 153.727 418.8900 0.9 0.956 幼儿园 12.8 0.6 0.6 1.33 7.68 10.2144 18.10193 0.9 0.957 仓库 37.96 0.3 0.5 1.17 11.388 13.3239 53.68354SL7-1000/10 1000kVA*10.9 0.958 织造车间 525 0.8 0.8 0.75 420 315 742.4621 0.9 0.959 染整车间 490 0.8 0.8 0.75 392 294 692.9646 0.9 0.9510 浴室 1.88 0.8 1 1.504 0 2.65872 0.9 0.9511 食堂 20.63 0.75 0.8 0.75 15.472 11.6043 29.17522 0.9 0.9512 独身宿舍 20 0.8 1 16 0 28.28427SL7-1000/10 1000kVA*10.9 0.9513 锅炉房 151 0.75 0.8 0.75 113.25 84.9375 213.5462 0.9 0.9514 水泵房 118 0.75 0.8 0.75 88.5 66.375 166.8772 0.9 0.9515 化验室 50 0.75 0.8 0.75 37.5 28.125 70.71067 SL7-400/10 400kVA*10.9 0.953相关计算公式：= =30PNScos30PPK30= =QtgQ= =302302303 无功功率的补偿及变压器的选择电力部门规定，无带负荷调整电压设备的工厂 必须在 0.9 以上。为此，cos一般工厂均需安装无功功率补偿设备，以改善功率因数。我们采取的无功补偿方式是：高压补偿和低压补偿相结合、集中补偿与就地补偿相结合。在需要补偿容量大的车间采用就地补偿的方式其余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。根据该工厂的负荷特点，根据这一思路，我们选择在 NO.1 变电所选择 1、2、5 车间，NO.2 变电所 8、9 车间采用就地补偿。根据供电协议的功率因数要求，取补偿后的功率因数 ，各个补偿9.0cos的容量计算如下：3.1 就地补偿：列 NO.1 车间变电所：制条车间： 2tanPQc91.0cos2联立得： kVar8.704562根据供电技术233 页表 26 知并列电容器的标称容量选择六个 BW0.4-14-3/3，即补偿容量为 84kVar。补偿后剩余容量： =204-84=120kVarcQ同理可得 2、5、8、9 车间的补偿容量及补偿后剩余容量。3.2 低压集中补偿对 NO.1 变电所 0.4kV 母线，采用三个型号为 BW0.4-12-3/3 进行低压集中补偿，补偿容量为 36kVar。对 NO.2 变电所 0.4kV 母线，采用两个型号为 BW0.4-12-3/2 进行低压集中补偿，补偿容量为 24kVar。16 卸油泵房 28 0.75 0.8 0.75 21 15.75 39.59797 0.9 0.954对 NO.3 变电所 0.4kV 母线，采用三个型号为 BW0.4-14-3/6 进行低压集中补偿，补偿容量为 84kVar。3.3 变压器的选择及高压集中补偿变压器本身无功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行无功补偿才能选出合适的容量。取 9.0PK95.0Q=303=Q0=30S23PNO.1 变电所： =725.5327Kva0考虑 15%裕量： kVA36.84%157.5 根据供电技术222 页表 4 选 SL7-1000/10 接线方式 Y,y 0n该变压器的参数为： 5.421608kkUIWP=1800+11600230NTCuFeTSP