电气自动化车间变电所及低压配电设计

毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 电气自动化车间变电所及低压配电设计系 （院） 电气工程系专 业 电气工程与自动化班 级 2010 级 3 班学生姓名 解佳佳学 号 1014090333指导教师 何 芳职 称 助 教二一四年六月二十日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文） ；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 年 月 日滨州学院本科毕业设计（论文）i电气自动化车间变电所及低压配电设计摘 要一个电气自动化车间要正常运行，离不开电能的供应，因此车间变电所及低压配电的设计尤为重要。电气自动化车间变电所及低压配电设计首先要对各个车间的电力负荷进行详细计算，然后通过无功补偿来提高车间功率因数，从而降低电能损耗。然后对车间出现的短路电流进行计算，以此来选择变压器及其高、低压侧的设备型号。为了保证车间电能的输送质量，需根据变压器高、低压侧的计算电流来进行电力线路的选择。电气自动化车间需对供配电系统的二次回路进行设计，并对高压线路和变压器进行继电保护整定，看其是否满足要求。最后还要对变配电所的防雷接地保护进行分析，将最好的供配电设计运行到现实生产中来，为经济的发展进一步做出最好的服务。关键词：电能，低压配电设计，变配电所滨州学院本科毕业设计（论文）iiThe Design of Electrical Automation Workshop Substation and Low Voltage DistributionAbstractWithout the supply of electricity, a workshop of electrical automation cant work normally, so the design of workshop substation and low voltage distribution is particularly important. Firstly, the design of electrical automation workshop substation and low voltage distribution needs make a detailed calculation of power load, then by reactive compensation to improve the power factor of workshop, and to reduce the loss of power. Secondly, it needs calculates the short-circuit current of workshop, in order to choose the models of transformer and its high and low voltage side. According to the calculation of electricity of the transformer and its high and low voltage side, to make the line selection of the electric power, so that ensure the transmission quality of electricity to workshop. Electrical automation workshop needs make design to the secondary circuit of the power supply and distribution system, and relay protection setting to the high voltage line and transformer, to verify if it meets the requirements. Finally, it needs analyze the lightning grounding protection power substation. In short, put the best power supply design to real production operation, so that make the best service to the further development of the economy. Key words: electric energy, the design of low voltage distribution, power substation 滨州学院本科毕业设计（论文）I目 录第一章 绪论 .11.1 供配电系统的基本知识 .31.2 负荷调查 .3第二章 车间电力负荷及计算 .62.1 确定电力负荷的分级 .62.2 负荷计算方法的选择及公式 .62.3 变电所各车间的负荷计算 .72.3.1 一号车间的负荷计算 .72.3.2 二号车间、铆焊、电修车间的负荷计算 .132.3.3 电气自动化车间总的计算负荷 .142.4 功率因数的补偿计算 .152.4.1 功率因数补偿方法 .152.4.2 补偿后用户的负荷计算和功率因数计算 .16第三章 短路电流计算 .183.1 短路的形式 .183.2 短路电流计算 .18第四章 车间变电所及其一次系统设计 .224.1 变配电所的类型及范围 .224.2 变电所主变压器型号、数量及容量的确定 .224.2.1 变电所主变压器型号的确定 .224.2.2 变电所主变压器容量的选择 .234.3 变电所一次设备的选择与校验 .23第五章 工厂电力线路的选择 .265.1 导线和电缆截面的选择 .265.2 按发热条件选择导线和电缆的截面 .26滨州学院本科毕业设计（论文）II5.2.1 三相系统相线截面的选择 .265.2.2 中性线和保护线截面的选择 .265.3 导线和电缆的选择与校验 .27第六章 供配电系统的二次回路及整定继电保护 .306.1 变电所二次回路的设计 .306.1.1 高压断路器的控制和信号回路 .306.1.2 电力线路的自动重合闸装置 .316.1.3 备用电源自动投入装置 .316.2 高压线路继电保护 .326.2.1 KC1 定时限过电流保护和电流速断保护整定 .336.2.2 KC2 定时限过电流保护整定 .346.3 电力变压器的继电保护 .356.3.1 电力变压器的过电流保护、电流速断保护和过负荷保护 .356.3.2 电力变压器低压侧的单相短路保护 .356.3.3 电力变压器的差动保护 .366.3.4 电力变压器的瓦斯保护 .37第七章 变配电所防雷接地保护 .387.1 变配电所的防雷总体原则 .387.2 公共接地装置设计 .387.2.1 电气系统接地的分类 .387.2.2 变电所公共接地装置设计 .38第八章 结论 .40参考文献 .41谢 辞 .42附 录 .43滨州学院本科毕业设计（论文）1第一章 绪论不同的工厂具有不同的生产内容和规模大小，因而用电量和电力运行情况也不同。所以，不可能有一套适用于所有工厂的配电体系规范。工厂规划阶段的分配制度就是对工厂的用电需求进行定性和定量的分析，对目前和未来生产情况进行评估，编制出一套最佳的变配电方案。分析工厂用电量所有细节需求的时候，电力的使用还必须考虑多种因素，如用电的可靠性和经济性，以达到供应和需求之间的最佳平衡。在规划配电系统构成和分配制度相应的配置时，还应考虑以下基本问题：（1）安全性关于配电系统的安全性，除了要考虑如何防止人为直接接触而造成的人身伤害，也应必须考虑到火灾、爆炸、倒塌等间接危及人身安全的事件。（2）可靠性意外停电，针对不同的工厂所产生的，它们对生产过程中的影响是大不相同的。有些工厂会遇到影响不是很大的意外停电，但有些工厂对供电有一个非常高的可靠性要求。不同的工厂对供电可靠性也有着不同的要求，其所涉及的配电系统必须确保在切断电源的情况下也能最大限度的减少工厂所遭受的损失，而且要确保该工厂能够迅速恢复生产，继续工作。（3）经济性在一家工厂的所有建设投资中，配电设备建设成本占不到一成。但是，在计划配电系统的时候，却必须仔细评估电气设备的使用方式、寿命（投资回报期）、规模和重要性等因素。此外，因为它在运行过程中需要花费不小的运行成本，所以还需仔细的选择机器类型，尽可能挑选那些维护费用少而且又节省电能的设备。（4）简单化尽可能使用简单的线路和结构简单的机器，这样，在以后的运行过程中不仅便于维护，而且还不容易发生误操作。（5）电压稳定性工厂用电，在配电设计的范围内，有必要考虑的重要因素是电压波动的范围。滨州学院本科毕业设计（论文）2电压波动过大，不仅会缩短机器的寿命，甚至会对所生产造成严重损失。对于电压的波动，我们必须采用有效的应对措施。（6）运行保障配电系统必须合理的选择机器并把它们加以配置和安装，这样，在今后的日常维护中，发生故障而进行处理时才不至于非常麻烦，也不至于使某些维修人员感到束手无策。（7）负荷变化精确地预测将来用电负荷的工厂如何改变的情况是相当困难的。但是，根据当前的负荷来接入工厂配电系统的供电电压和相关设备的规格时，一定要慎重考虑一旦负荷增加，该如何添加设备，而且要为已有设备留有富余。（8）环境对策配电设备的安装环境各式各样，在进行计划时必须对当地的自然条件和厂区的周边环境进行充分考虑，采取必要的防护措施。1）自然条件：是指风力、水情、盐碱、温度、尘埃、腐蚀性物质等。2）周边环境：是指振动、噪声、危险场所、地面沉降、动植物侵害等。（9）预防地震当地震发生时，地震区域内的设备和机器可能受到严重损害，导致工厂长期停产，在设计配电系统时，不能不考虑到这种潜在的危险。因此，在设计中必须要考虑机器的抗震性和震后的恢复生产问题。（10）组织管理对配电系统进行设备设计时，在选择机器设备、挑选维持运行所使用的管理装置的时候，我们不能只是提高自动化的程度，以及如何节省人力，而且还必须考虑如何进行合理的组织管理，从而为确保电气设备保持良好的运行和维护状态，以提高其性能。（11）环境保护工厂的生产活动构成社会生活的一部分，在计划配电系统时，自然环境的保护是必须要考虑的因素，因此应当选择不会破坏的环境的电力机器设备 1。滨州学院本科毕业设计（论文）31.1 供配电系统的基本知识图 1-1 所表示的是一个大中型企业拥有总降压变电所的供配电体系简图。从该简图中可以看到总降压变电所有两类 35kV 及以上的电源进线，我们采用 “桥形接线” 。35kV 及以上的电压通过电力变压器后可以降为 10kV 的电压，再通过 10kV的高压配电线路来输送到各个车间变电所，最后再将 10kV 的电压通过电力变压器降为日常低压用电设备所需要的 220/380V 电压。为了补偿整个系统的无功功率，通常在 10kV 母线上或 380V 母线上装设并联电容器 2。图 1-1 高压配电所供配电系统简图1.2 负荷调查电气自动化车间变电所不仅要为一号车间配电，而且还要为二号车间、铆焊车间、电修车间配电。电力设备的明细表，如表 1-1。二号车间、铆焊车间、电修车间进行计算负荷所需的初始数据已经给出，如表1-2，我们可以求取各回路的视在计算负荷及计算电流。滨州学院本科毕业设计（论文）4表 1-1 一号车间设备明细表设备代号 设备名称代号 台数 单台容量 （kW ） 总容量（kW）1 立式钻床 Z5040 1 3.125 3.1252 立式钻床 Z5040 1 3.125 3.1253 立式车床 C512-1A 1 35.7 35.74 5 吨吊车 1 10.2 10.25 普通车床 C616 1 4.625 4.6256 螺丝套丝机 S-8139 1 3.125 3.1257 普通车床 C630 1 10.125 10.1258 管螺纹车床 Q119 1 7.625 7.6259 摇臂钻床 Z35 1 8.5 8.510 单臂刨床 B1010 1 70 7011 立式车床 C512-1A 1 35.7 35.712 立式车床 C512-1A 1 35.7 35.713 刨床 B665 1 3 314 万能铣床 X63WT 1 13 1315 立式铣床 X52K 1 9.125 9.12516 滚齿机 Y-36 1 4.1 4.117 插床 B5032 1 4 418 弓锯机 G72 1 1.7 1.719 立式钻床 Z512 1 0.6 0.620 电阻炉 1 20 2021 电阻炉 1 24 2422 电阻炉 1 45 4523 车床 CW6-1 1 31.9 31.924