某精细化工厂高配所及全厂配电系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 本设计主要内容是按照给定的原始资料，考虑经济、安全、先进等要求设计一个现代化的供电系统。具体内容为： 全厂负荷的分析和计算，无功负荷的分析和补偿计算，变压所所址、型式的确定，变压器台数、容量、型号的选择确定，变电所主接线方案的技术经济比较和确定，变配电所主要的选址及布置，短路电流的计算，全厂配电系统设计，高压电气设备的选择与校验，继电保护及二次接线设计等。 通过负荷的统计计算，可以求出按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷连续运行，其发热温 度不会超过允许值。工厂计算负荷是选择工厂电源进线一、二次设备的基本依据，也是计算工厂的功率因数和工厂需电容量的基本依据。 电力线路的二次回路可以保证一次回路的安全、可靠、经济运行。在继电保护方面我采用微机继电保护，与传统的机电型继电保护具有：可靠性高，功能齐全，调试维护方便，经济性好。 关键词 :计算负荷；变压器；变压器保护；主接线；二次回路；微机保护； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 he of is to a of is no to to or an a to or an a to of to to an of to if to t is to a, is a to to of of to or an to to he is is to is 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 目 录 第一章 概论 . 1 力负荷的分级 . 1 荷计算的目的与意义 . 1 第二章 负荷计算及无功补偿 荷计算 低压侧各车间负荷计算 .压侧无功补偿 6 控制无功功率的方法 6 联电容器接线方式及选择 7 压无功补偿装置的选择 8 压侧各需无功补偿车间补偿容量计算 9 厂负荷计算及高压无功补偿 10 压器功率损耗的计算 10 高压侧无功补偿 11 12 厂负荷计算表 间变电所变压器的选择 13 13 力变压器的联结组别 变压器容量的计算 变电所主变压器台数和容量的选择 电力变压器的经济运行 16 变压器功率损耗的 计算 16 次设计电力变压器的选择 17 18 11 三章 主接线及变配电所设计 20 . 概述 20 高压配电电压等级的选择 20 20 配电所的任务与类型及所址选择 变配电所的所址选择 负荷中心的确定 配电所总体布置的一般要求 变配电所的总体布置要求 控制室 27 电室 27 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 . .四章 短路计算 .路的原因与后果 28 短路的后果 .路电流形式 路电流的计算方法 各元件的短路电流的计算 30 .相短路电流的计算 相短路电流的计算 路电流的热效应和稳定度校验 短路电流的电动效应和动稳定度 .短 路电流的热效应和热稳定度 .五章 厂区配电系统的电力线路 . 电力线路的选择 41 42 电缆线路的结构和敷设 42 缆截面选择计算的条件 .按发热条件选择导线和电缆截面 45 46 车间变电所的电缆及高配所进线选择 .六章 高压一次设备选择及校验 述 48 高压电气设备的校验原则 49 高压一 次设备的选择 压开关柜 . 高压开关柜类型 51 属铠装中置移开式开关柜简介 压断路器选择与校验 . 高压断路器选择 53 54 压熔断器的选择与校验 .熔断器熔体电流的选择 56 熔断器的校验 56 压母线的选择与校验 . 母线的材料、结构排列方式的选择 母线截面的选择方法 . 本设计的母线校验 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 持绝缘子的选择与校验 59 绝 缘子型号的选择 59 .地开关的校验 60 感器选择与校验 60 述 电流互感器的选择 61 电流互感器的校验 62 电流互感器接线形式的选择 .压互感器 63 基本结构 63 电压互感器的类型和型号63 电压互感器的选择64 第 7 章 继电保护及二次接线设计 65 . 66 压器的故障和不正常运行状态 . 变压器保护装设原则 . 变压器保护举例 . 69 69 69 70 用电源自动投入装置（ 72 .电压互感器二次回路的设计原则 73 74 75 . 77 特点 78 78 79 直流屏蓄电池的选择 80 81 82 T 智能 控制单元介绍 82 用电源自动投入单元介绍 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 1章 概述 “电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。掌握工厂电力负荷的基本概念，准确地确定工厂的计算负荷是设计供配电系统的基础。 力负荷的分级 按 配电系统设计规范规定，电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响分为三级： 一级负荷 (一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废、使用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需长时间才能恢复等。 一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。 二级负荷 (二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重 点企业大量减产等。二级负荷要求由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器不一定在同一变电所），在其中一条回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。 三级负荷 (三级负荷为一般负荷 ， 指所有不属于上述一、二级负荷者。 1. 2 负荷计算的目的和意义 供 配电系统要在正常条件下可靠地运行，则其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了应满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此，有 必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。负荷计算主要是确定计算负荷，如前所述，若根据计算负荷选择导体及电器，则在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过允许值。 计算负荷是进行供电系统设计，选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷的计算是否准确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济、合理。 供配电系统进行电力设计的基本原始资料是用户提供的用电设备安装容量，这种原始资料首先要变成设计所需的计算负荷（计算负荷是根据已知用电设备安装容量确定的、预 期不变的最大理想负荷），然后根据计算负荷选择校验供配电系统的电气设备、导线型号，确定变压器的容量，制定改善功率因素的措施，选择及整定保护设备等。因此，计算负荷是供配电设计计算的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。计算负荷估算过高，将增加供配电设备的容量，造成投资和有色金属的浪费；计算负买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 荷过低，设计出的供配电系统的线路和电气设备承受不了实际的负荷电流，使电能损耗增大，使用寿命降低，甚至影响到系统正常可靠运行。 第二章 负荷计算及无功补偿 荷计算 需 要系数法。用设备功率乘以需要系数和功率因数，直接求出计算负荷。这种方法比较简单，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。 使用范围：当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷，宜于采用。 本设计属于初步设计阶段，原始资料中已经给出需要系数。综上所述，本设计负荷计算采用需要系数法。 需用系数法求解计算负荷的步骤一般应从设备安装处到电源侧逐级向上计算，也可以在已知一些部门或企业的设备容量及需要系数时直接计算。 需要系数法的基本公式： 30 (1Q (1 (1030 (1确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因数。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数） 对于车间干线取 低压母线 （ 1）由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 2）由车间干线计算负荷直接相加来计算时取 的有功计算负荷为 3030 (1 总的无功计算负荷为 3030 q (1 总的视在计算负荷为 23023030 (1我国目前普遍 采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各国均普遍采用的确定计算负荷的基本方法，简单方便。 具体的计算以一号变电所为例 30 =1385 Q = =聚合 车间： 30 =550 85(Q =385 =385/50(成品库 ： 30 =50 5 Q =915 =15/0(买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 30)2(30 =(85+15)=W) 30)2(30 q =( 2 )2(302 )2(30)2(30 = )2(30)2(30文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 补偿前其他车间的负荷计算同上， 计算结果详见附表 1 附表 1 参数 序号 车间用 电单位 名称 设备容量 需要系数计算负荷 30P 0Q 0S 号 变电所1 1385 合 车间 550 65 424 550 成品库 50 5 0 小计 1301 1628 号 变电所2 冷冻站 800 60 49 环水站 150 05 40 小计 号 变电所4 间 1400 80 1274 体包装车间 120 6 2 检测站 156 17 料库 30 5 小计 号 变电所3 办公楼 86 6 水泵房 230 炉房 150 13 85 141 中央控制楼 250 50 修车间 250 5 库 280 配所配电箱 50 1 0 计 车间6 千伏高压负荷 杆冰机 2 400 60 420 700 杆冰机 2 500 00 525 875 车间干线上的有功和无功负荷分别计入一个同时系数为 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 压侧无功补偿 随着人们对配电网建设的重视和无功补偿技术的发 展，低压侧无功补偿技术在配电系统中也开始普及。从静 态补偿到动态补偿，从有触点补偿到无触点补偿，都取得了丰富的经验 问题，必须引起重视。 (1)优化的问题。目前无功补偿的出发点往往放在用户侧，只注意补偿用户的功率因数。然而要实现有效的降损，必须从电力系统角度出发，通过计算全网的无功潮流，确定配电网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点，才能使有限的资金发挥最大的效益。无功优化配置的目标是在保证配电网电压水平的同时尽可能降低网损。由于它要对补偿后的运行费用以及相应的安装成本同时达到最小化 ，计算过程相当复杂。 (2)量测的问题。目前 10人员的技术水平和管理水平参差不齐，表计记录的准确性和同时性无法保证。这对配电网的潮流计算和无功优化计算带来很大困难。要争取带专变房的用户的支持，使他们能按一定要求进行记录。 380实现功率因数的测量是不可能的。这也是低压无功补偿难于广泛开展的原因所在。 (3)谐波的问题。电容器本身具备一定的抗谐波能力，但同时也有放大谐波的副作用。谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚 至造成电容器的过早损坏；并且由于电容器对谐波的放大作用，将使系统的谐波干扰更严重。因而做无功补偿时必须考虑谐波治理，在有较大谐波干扰，又需要补偿无功的地点，应考虑增加滤波装置。 (4)无功倒送的问题。无功倒送会增加配电网的损耗，加重配电线路的负担，是电力系统所不允许的。尤其是采用固定电容器补偿方式的用户，则可能在负荷低谷时造成无功倒送，这引起充分考虑。 综上所述， 10应因电压等级低、补偿容量小而忽视补偿设备对系统侧的影响（包括网损）。如果需降损的线路能基 于一个完善的补偿方案进行改造，则电力系统的收益将比分散的纯用户行为的补偿方式要大得多。 制无功功率的方法 由于电力系统中无功功率的有害性 ,人们很早就对各种补偿技术有所认识。在电力系统中 ,控制无功功率的方法很多 ,包括采用同步发电机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等 。 采用电容器进行无功补偿属于静态补偿。 静止无功补偿装置或称 可提供可变动的容性或感性无功 ) 的装置 ,简称静补装置 (静补 ) 或静止补偿器。 在 上述静态无功补偿装置中 ,由于容抗是固定的 ,因而无功补偿容量也是固定不变的 ,它不能跟随供电系统中感性负荷的变化而变化 ,所以不能实现无功功率的动态补偿。随着电力系统的发展 ,对无功功率动态补偿的需求越来越迫切。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 联电容器接线方式及选择 根据移相电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压成组补偿和低压分散补偿三种方式。 高压集中补偿是将高压移相电容器集中装设在变配电所的 10线上，这种补偿方式只能补偿 10线前（电源方向）所有线路上的无功功率，而此母线后的厂内线路没有得 到无功补偿，所以这种补偿方式的 经济 效果较后两种补偿方式差。同时因我厂存在整流装置，虽然我们对其进行了调整，但仍然不能完全避免谐波分量的产生。如采用高压集中补偿，会对高压电容器的安全运行造成严重 影响 。 低压分散补偿，又称个别补偿，是将移相电容器分散地装设在各个车间或用电设备的附近。这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率，因此它的补偿范围最大，效果也较好。但是这种补偿方式总的设备投资较大，且电容器在用电设备停止工作时，它也一并被切除，所以利用率不高。 低压成组补偿是将移相电容器装设在车间变电所的低压母线上，这种补偿方式能补偿车间变电所低压母线前的车间变电所主变压器和厂内高压配电线及前面电力系统的无功功率，其补偿范围较大。由于这种补偿能使变压器的视在功率减小从而使变压器容量选得小一些，比较 经济 ，而且它安装在变电 所低压配电室内，运行维护方便。同时由于我厂存在谐波源，车间变压器的存在，也起到了隔离和衰减谐波的作用。有利于低压移相电容器的安全稳定运行。 分散就地补偿 1995供电系统设计规范指出，容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备，无功负荷宜单独就地补偿 三种无功补偿的方案综合比较 补偿方式 补偿对象 降低损耗范围 改善电压效果 单位投资大小 设备利用率 维护方便程度 高压集中补偿 工厂无功需求 工厂主变压器和输电网 较好 较大 较高 方便 低压集中补偿 配电变压器无功需求 车间 配电变压器及输电王 较好 较大 较高 方便 分散就地补偿 终端用户无功需求 整个电网 最好 较大 较低 方便 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 压无功补偿装置的选择 目前国内低压开关柜生产的类型很多，考虑运输和维护方便，本设计采用浙江开关厂有限公司生产的 Z）低压抽出式开关柜。 产品概述 )低压抽出式开关柜适用于交流 50 60定工作电压 660于发电、输电、配电、电能转换和电能消耗设备的控制。 结构特点 该产品采用标准模块设计，设计紧凑，通用性强，安装灵活；阻燃工程塑料的大量采用 ，有效提高产品的安全性能。 Z）低压抽出式开关柜的主电路一次方案如下表所示。 Z）低压抽出式开关柜主接线方案（节选） )低压抽出式开关柜 技术参数 额定绝缘电压 660V 额定工作电压 380V,660V 主母线最大工作电流 5500A(4700A(主母线短时 (1s)耐受电流 100效值 ) 主母线短时（ 值电流 250最大值 ） 配电母线（垂直母线）最大工作电流 1000A 配电母线（垂直母线）短时峰值电流 标准型 90大值 ) 加强型 130大值） 方案编号 124 125 126 127 128 129 130 131 一次方案 最大补偿容量（ (8 16) 128 (12 16) 192 (8 16) 128 (12 16) 192 (8 16) 128 (16 16) 256 (8 16) 128 (16 16) 256 主要电器元件 10 10 T 或 30C 10 T 或 30C 10 T 或 30C 10 T 或 30C 10 柜宽（ 600 800 600 800 600+200 600+400 600+200 600+400 设备室高 72E 72E 72E 72E 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 压侧各需无功补偿车间补偿容量计算 本厂的功率因素值应在 虑到变压器的无功功率损耗 远大于有功功率损耗 ，一般 =（ 45） ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因素数应略高于高压侧补偿后的功率因素数 里取 。 无功补偿车间补偿容量计算公式 30（ ） （ 或 30 式中 全厂的有功计算负荷 （ 补偿率 （ 补偿前后功率因数的正切值。 具体的计算以一号变电所为例 )t a n( ta n 303030 =1301 （注；将无功补偿后低压侧功率因素提高到 16 16=256(其他变电所的无功补偿柜的选择如下表 变电所号 )低压抽出式开关柜 方案编号 最大补偿 容量 （ 主柜 台数 副柜 台数 主柜 副柜 29 131 ( )256 2 2 24 126 ( )128 1 1 25 127 (1612 )192 2 2 24 126 ( )128 1 1 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为（以 230230)2(30 = =W) 变压器的功率损耗为 (16 8 16 8 16 16 2 2 ) 1024 1628 ( 1301 21 4 . 1434 015 . 0 015 . 0 ) 2 ( 30 S P T 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 (变电所高压侧的计算负荷为 )”=1301+21=1322(30Q (1)”=16286=690(无功补偿后，车间的功率因素（最大负荷时）为： = )1(30)1(30322/他的计算详见下表 变电所号 计算负荷 30P （ 30Q （ 30S （ 322 690 54 全厂负荷计算及高压无功补偿 确定全厂计算负荷的方法很多，需要系数法是最常用的一种。用这种方法计算时，先从用电端起逐渐往电源方向计算，即首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功 率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压侧负荷相加（如有高压用电设备，也要加上高压用电设备的计算负荷）同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数（7）。便得出工厂总降压变电所（或总配电所）低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。由于本厂不设总降压变电所，所以没有总降压变电所的主变压器。所以不需要考虑主变压器的功率损耗，只要进行高压侧无功补偿即可。 压器功率损耗的计算 1）高压侧有功计算负荷 3030 （ K . 1434 06 . 0 06 . 0 ) 2 ( 30 S Q T 2 . 1491 2 2 2 ) 1 ( 30 2 ) 1 ( 30 ) 2 ( 30 q p S 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 3030 = 1322+60+700） =）高压侧无功计算负荷 3030 q （ 3030 q = 690+254+20+525） = 3）高压侧视在功率 23023030 23023030 =）功率因数 3030此，必须对全厂高压侧功率因数进行补偿。此取 算。 则所需补偿容量为 )r c c o st a r c c o s( t a n30 PQ c=616.7 高压侧无功补偿 无功补偿一般采用并联电容器，用于提高工频电力系统功率因数，补偿电力系统感性负载的无功功率，改善电压质量，降低线路损耗。 分段母线分别无功补偿 由于本设计主接线方案采用单母线分段方式，因而，各段母线所带负荷及所需补偿无功容量也有差异，根据一次系统图各段母线所带负荷的分布情况分别计算进行无功的补偿（假设有两台变压器工作的变电所内各台变压器实际所带负荷为总该变电所全部负荷的二 分之一），具体计算方法同上。 我将工厂的全部负荷分成两段： 1段 ： 螺杆冰机 ， 螺杆冰机 。 2段 ： 螺杆冰机 ， 螺杆冰机 各段母线具体补偿情况见表 分段母线无功补偿情况 比较 一段母线 二段母线 有功功率（ 补偿前 2311 2311 补偿后 2311 2311 无功功率（ 补偿前 1393 1393 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 补偿后 1009 1009 视在功率（ 补偿前 2648 2648 补偿后 2522 2522 功率因数 补偿前 偿后 虑以后发展需要，本设计选用无功补偿装置型号为： 1500/25，数量为两套，分别组装于高压侧两段母线上进行高压集中无功补偿。 地开关、放电线圈、氧化锌避雷器、串联电抗器、支柱瓷瓶、铁柜、联接母线等组成。用来改善工频交流电力系统的功率因数，减少线路损耗，提高供电电压质量，发挥供发电设备的潜 力。 每台电容器柜由上、中、下三个小柜叠装而成，每个小柜内装 15台电容器，5 台为一排，三小柜共装 45 台电容器，组成三相共组。按电容器容量不同，构成每柜电容器的容量有 750、 1000、 1500三种。多台电容器柜还可以并装，构成容量不等的各种成套装置。 进线柜将三相电源分为两组，柜中两组电容器通过平衡保护电流互感器连接成双星型接线。进线柜内还设有接地隔离开关、防止电容器过电压的避雷器、放电线圈，其放电监视灯安装在柜门板上。电源进线可从柜上用母线连接，也可从柜底由电缆连接。进线柜有左进线和右进线之分。 并联补偿成套设备一次线路方案及主要