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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要 i 本科毕业设计（论文） 马鹿青总降变电所及配电系统 设计 学生姓名： 学生学号： 院（系）： 年级专业： 指导教师： 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘要 1 摘 要 总降变电所及配电系统设计的优劣是变电所得以运行的根本。本设计首先通 过负荷计算确定总变电所的变压器的容量、台数，从经济性和可靠性出发确定主 接线方式。其次，通过短路计算，参考总降变电所所在地的气象条件和其它有关 资料，确定变电所的位置、导线型号及各种电气设备。最后确定相关的保护方案 和二次回路方案。在仔细研究各负荷的实际数据，并严格按照国家规定，依照以 上设计步骤设计本供电系统设计方案，以到达提高生产效益的目的。 关键词 变电所，配电系统，方案，设计 攀枝花学院本科毕业设计（论文） abstract ii abstract the factory power supply system design fit and unfit quality are the bases which the enterprise can move. a set of unreliability, the economical power supply system will be helpful in the enterprise produces highly effective, economical carrying on. first, through the load computation then may determine each workshop as well as the main plant transformer capacity, the taiwan number, embark from the efficiency and the reliability determines the main wiring way. next, through short-circuits the computation, refers to the factory locus the meteorological condition and other pertinent datas, then may determine the transformer substation the position, the wire model and each kind of electrical equipment. finally determines the related protection plan, for example: electric cable, transformer relay protection, anti-radar protection and so on. only then carefully studies the factory the actual data, strictly stipulated according to the country, and only then may design an economy reliable power supply system through the above design procedure, thus arrives the enhancement production benefit the goal。 key words total drop substation, distribution system, main connection, short- circuits 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 1 目 录 摘摘 要要1 abstractabstractii 1 1 绪论绪论1 1.11.1 变电所设计的意义变电所设计的意义1 1.21.2 变电所设计的一般原则变电所设计的一般原则1 1.31.3 变电所供、配电设计内容及步骤变电所供、配电设计内容及步骤1 2 2 负荷计算及功率补偿负荷计算及功率补偿4 2.12.1 负荷计算的有关概念负荷计算的有关概念4 2.22.2 负荷计算的方法负荷计算的方法4 2.2.1 负荷计算的方法及其适用范围4 2.2.2 负荷计算4 2.32.3 无功功率补偿无功功率补偿7 2.3.1 进行无功功率补偿7 2.3.2 无功功率补偿后的校验7 3 3 总变电所位置及型式选择总变电所位置及型式选择9 3.13.1 总变电所位置的确定总变电所位置的确定9 3.23.2 变配电所型式的选择变配电所型式的选择9 4 4 总变电所主变压器的台数、容量、类型的选择总变电所主变压器的台数、容量、类型的选择.10 4.14.1 总降压变电所主变压器台数和容量确定的原则总降压变电所主变压器台数和容量确定的原则10 4.24.2 变压器台数和容量确定的结果变压器台数和容量确定的结果10 4.34.3 总变电所主变压器经济运行的条件总变电所主变压器经济运行的条件10 4.3.1 经济运行的条件10 4.3.2 经济运行的计算11 5 5 主接线及配电系统的设计主接线及配电系统的设计12 5.15.1 配电系统的设计配电系统的设计12 5.1.1 配电系统的设计的一般原则与要求12 5.2.2 配电系统接线方案的设计12 5.25.2 主接线方案的设计主接线方案的设计13 5.1.1 变电所的主接线方案的设计原则与一般要求13 5.2.2 主接线方案一次接线的确定.14 6 6 短路电流的计算短路电流的计算.16 6.16.1 计算短路电流的目的和任务计算短路电流的目的和任务16 6.26.2 计算短路电流的原则与规定计算短路电流的原则与规定16 6.36.3 无限大容量供电系统三相短路电流的计算无限大容量供电系统三相短路电流的计算16 6.3.1 采用三相短路电流计算为标准的原因17 6.3.2 采用欧姆法进行短路计算17 7 7 变电所一次设备的选择和校验变电所一次设备的选择和校验.22 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 2 7.17.1 电气设备的选择电气设备的选择22 7.27.2 高压开关柜选择的原则高压开关柜选择的原则23 7.37.3 电气设备设备的选择与校验电气设备设备的选择与校验23 7.3.1 主变压器一次侧电气设备的选择与校验.23 7.3.2 主变压器二次侧电气设备的选择与校验25 7.47.4 电气设备选择与校验后的一次路线方案电气设备选择与校验后的一次路线方案26 8 8 变电所进出线的选择与校验变电所进出线的选择与校验.27 8.18.1 变电所进出线方式的选择变电所进出线方式的选择27 8.1.1 变电所各种进出线方式的比较.27 8.1.2 导线和电缆选择的一般原则.27 8.28.2 按发热条件选择导线和电缆截面按发热条件选择导线和电缆截面27 8.38.3 按经济电流密度选择导线和电缆截面按经济电流密度选择导线和电缆截面28 9 9 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定.31 9.19.1 变电所二次回路方案的选择变电所二次回路方案的选择31 9.1.1 变电所二次回路设备的类别及其功能31 9.1.2 变电所二次回路设备选择的一般要求31 9.1.3 变电所二次回路图32 9.29.2 继电保护的整定继电保护的整定34 9.2.1 变压器的过电流、过负荷保护.34 9.2.2 变压器的瓦斯保护35 9.2.3 变压器差动保护36 9.2.4 总降压变电所的整定计算39 1010 防雷保护设计防雷保护设计.41 10.110.1 过电压及雷电概述过电压及雷电概述41 10.210.2 防雷防雷41 10.2.1 防雷设备41 10.2.2 防雷保护措施41 10.310.3 电气装置的接地电气装置的接地42 10.3.1 接地概述42 10.3.2 接地装置初步方案43 结论结论44 参考文献参考文献.45 附录附录 .46 致致 谢谢53 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪 论 1 1 绪论 总变电所及配电系统设计，是根据总变电所所承担的负荷数量和性质，以 及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能 问题。其基本内容有以下几方面： 负荷计算 改善功率因数装置设计 总变电所位置和型式的选择 变压器的台数、容量和类型的选择 变电所主接线及配电系统的确定 变电所短路电流计算 变电所一次设备的选择和校验 变电所进出线的选择和校验 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定 防雷保护设计 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 总变电所位置及型式选择 2 2 负荷计算及功率补偿 2.1 负荷计算 2.1.1 负荷计算的方法及其适用范围 表 2.1 负荷计算的方法及其适用范围 序号计算方法适用范围 需求系数法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时，宜于采用 二项式法当用电设备台数较少、有的设备相差悬殊时，特别在确定干线 和分支线的计算负荷时，宜于采用 2.1.2 负荷计算 本设计采用需要系数法确定。 单组用电设备的计算负荷 表 2.2 各用电设备在 6kv 线路上的负荷计算表 序 号 用电设备 名称 设备容 量(kw) 需要系 数() d k 功率因数 ()cos 有功负荷 (kw) 无功负荷 (kvar) 计算电流 (a) 1 三小轧 1# 1 340.001.000.801 675.001256.25251.88 2 三小轧 2# 1 000.001.000.801 250.00937.50187.97 3-1 落锤 560.001.000.80700.00525.00105.26 3-2 落锤 630.001.000.80787.50590.63118.42 3-3 落锤 180.001.000.80225.00168.7533.83 3-4 落锤 180.001.000.80225.00168.7533.83 3-5 落锤 50.001.000.8062.5046.8759.40 3-6 落锤 1 000.001.000.801 250.00937.50187.97 3-7 落锤 560.001.000.80700.00525.00105.26 4-1 轧辊 320.001.000.80400.00300.0060.15 续表 2.2 4-2 轧辊 320.001.000.80400.00300.0060.15 4-3 轧辊 315.001.000.80393.75295.3159.21 4-4 轧辊 500.001.000.80625.00468.7593.98 5-1 1#线材 500.001.000.80625.00468.7593.98 5-2 1#线材 650.001.000.80812.50609.375122.18 6-1 2#线材 1 250.001.000.801562.501171.875234.96 6-2 2#线材 570.001.000.80712.50534.375107.14 6-3 2#线材 630.001.000.80787.50590.625118.42 表 2.3 各用电设备在 6kv 线路上的负荷计算表 序号用电设备名称 设备容量 (kva) 功率因数( )cos 有功负荷 (kw) 计算电流(a) 7 1#所内变 30.000.8024.002.89 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 总变电所位置及型式选择 3 8 2#所内变 30.000.8024.002.89 9 钢锭模变 1 000.000.80800.0096.23 10 高帆铁变 1 250.000.801 000.00120.28 11 高压站变 1 000.000.80800.0096.23 12 高速线材 1#变 6 020.000.804 816579.29 13 高速线材 2#变 6 020.000.804 816579.29 14 马卫联络 7 380.000.805 904710.16 分组后，用电设备的计算负荷： 根据负荷性质，将马鹿青总降变电所的负荷分成四组。 1)组：三小轧 1#、三小轧 2#、1#线材、2#线材 2)组：落锤、轧辊 3)组：1#所内变、2#所内变、钢锭模变、高帆铁变、空压站变、高速线材 1#、高速线材 2# 4)组：马卫联络 表 2.4 用电设备分组后，在 6kv 线路上的负荷计算表 序号需求系数(kx) 设备功率因数的正切 值（）tan 有功负荷(kw)无功负荷(kvar) 1)组0.301.332 227.202 962.58 2)组0.201.731 153.751 995.99 3)组0.6007 368.000 4)组1.000.755 904.004 428.00 变电所低压侧总负荷计算： 表 2.5 变电所低压侧总负荷计算表 有功负荷 (kw) 无功负荷 (kvar) 视在负荷 (kva) 功率因数()cos计算电流(a) 14 987.938 917.2417 440.000.8451 678.22 变电所高压侧总负荷： 表 2.6 变电所高压侧总负荷计算表 有功损耗 (kw) 无功损耗 (kvar) 有功负荷 (kw) 无功负荷 (kvar) 视在负荷 (kva) 功率因数( )cos 计算电流 (a) 261.601 046.401 5249.53 9 963.6418 215.99 0.837300.50 2.2 无功功率补偿 2.2.1 进行无功功率补偿 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 总变电所位置及型式选择 4 30 30 17779.57 293.30 33 35 g g n s ia u 由于本设计中上级要求功率因数 cos0.9 就可满足要求，,而由上面计算 可知 cos=0.8372 1dz i s k 所以，校验结果满足要求。 由于本设计中的总变压器的容量为 10000kva，且多为二级负荷，所以总降 压变压器采用过电流保护、过负荷保护、瓦斯保护和差动保护。 设计成表格！ 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 10 防雷保护设计 19 10 防雷保护设计 10.1 防雷保护措施 架空线路的防雷保护 1)架设避雷线。 2)提高线路本身的绝缘水平。 3)利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线。 4)装设自动重合闸装置。 5)加强对绝缘薄弱点的保护。 6)绝缘子铁脚接地。 变配电所的防雷保护 1)装设避雷针。 2)高压侧装设避雷器。 3)低压侧装设避雷器。 10.2 接地装置初步方案 现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所 23m，打入一圈直径 50mm、长 2.5m 的钢管接地体，每隔 5m 打入一根，管间用 404mm2的扁钢焊接。 计算单根钢管接地电阻 查相关资料得土质的 = 200/m 则单根钢管接地电阻 re(1) 100/m/2.5m =80 确定接地钢管数和最后的接地方案 根据 re(1)/re = 80/5 = 16。但考虑到管间的屏蔽效应，初选 24 根直径 50mm、长 2.5m 的钢管作接地体。以 n = 24 和 a/l = 3 再查有关资料可得 。 因此可得0.70 e (1) () 80 23 0.705 e ee man r n r 考虑到接地体的均匀对称布置，选 24 根直径 50mm、长 2.5m 的钢管作接地体， 管间距 7.5m，用 404mm2的扁钢连接，环形布置，附加均压带。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 结论 20 结 论 攀钢马鹿青总降变电所及配电系统的设计是本次毕业设计的课题。通过这次 毕业设计，加深了对变电所供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经 历的步骤。 根据攀钢的实际情况，并考虑到工厂生产的发展，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型式和主变压器的台数与容量，并选择 了主接线方案及高低压设备和进出线，确定了二次回路方案，选择和整定了继电 保护装置，确定了防雷装置；最后，根据所求得的数据绘出设计图样。 由于还未走出社会，又对设计没有一点经验；所以，本设计太理论化和理想 化。并且在选择设备和变电所型式时，资料上的设备已落后于时代或理论化不是 太跟进时代的步伐。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 参考文献 21 参考文献 1 刘介才工厂供电（第 3 版） 北京：机械工业出版社，1998 2 唐志平供配电技术北京：电子工业出版社，2005 3 电力工业部西北电力设计院电力工程电气设备手册电气一次部分中国电力出版社， 2001.5 4 机械工业信息研究院变压器与电容器产品供应目录机械工业出版社，2002.11 5 周文俊电气设备实用手册中国水利水电出版社，2001.7 6 任会元低压配电线路保护的几个问题建筑电气，2006，2：1314 7 朱甫家需要系数法计算存在的问题及解决办法建筑电气，2006，2：2122 8 温祥杰对电气设计中易被忽略的几个问题的分析建筑电气，2006，2：3537 9 钢铁企业电力设计手册编委会钢铁企业电力设计手册北京：冶金工业出版社，1996 10 纪建伟主编.电力系统分析.北京:中国水利水电出版社,2002 11 尹项根 曾克娥编著. 电力系统继电保护原理与应用.武汉:华中科技大学出版社,2001 12 洪佩孙主编. 电力系统继电保护. 北京:水利电力出版社,1986 13 国家电力调度通信中心编. 电力系统继电保护实用技术问答. 北京:中国电力出版社, 2000 14 王广延主编.电力系统元件保护原理. .北京:水利电力出版社,1986 15 浙江大学主编.电力系统自动化.北京:电力工业出版社,1980 16 王维俭编.电力系统继电保护基本原理.北京:清华大学出版社,1991 17 begovic m m, mills r q. load identification and voltage stability monitoring. ieee transon power systems, 2005, 10(1): 109116. 18 dias l g, el-hawary m e. nonlinear parameter estimation experiments for static load modeling in electric power system. iee procgeneration, transmission & distribution, 2002, 136(2):6877. 19 dias l g, el-hawary m e. nonlinear parameter estimation experiments for static load modeling in electric power system. iee procgeneration, transmission & distribution, 2005, 136(2):6877. 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录 a 断路器的工作原理图 22 附图 a 断路器的工作原理图 qs1 qf 1ta 2ta qs2 fu1 +wc saqc kt rs kt ktp fu2 -wc el r17 kam sa ktkam c r4 kamkam ksr1 kc kmc qf1 kc2 kc1 kam sa ktp r2 sa 58 67 21 22 ka1 ka2 ka3 ka4 km1 kt1 kac kt1 ks3 ks2 ks1 kt1 km1 qf2 kac kc ktc 控制母线 及断路器 起动 试验 按钮 重 合 闸 回 路 放 电 出 口 防跳 继电器 合闸 跳闸位 置继电 器 跳闸 后加速 继电器 电流 速断 过电流 断路器 掉闸 断 路 器 控 制 回 路 保 护 回 路 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录 b 直流操作电源装置原理图 23 附图 b 直流操作电源装置原理图 负母线 正母线 合闸母线 信号回路 主控制室控 制 6kv母联 控制 6kv合闸 回路 备用 35kv合闸 回路 事故照明 6kv馈出 线保护 主变压器控 制 配电变压器 控制 备用 备用 绝 缘 监 察 装 置 硅 整 流 器 v a ava 电压监 察装置 a 接 至 3 8 0 v 滑线电阻 胶盖开关 p-20，20a 1c1-v 0-450v 1c1-a 0-3a ro型 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录 c 绝缘监察装置原理图 24 附图 c 绝缘监察装置原理图 u kv v v v a b cn tv a b c + 信号 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录 d 中央复归不重复动作预告信号回路图 25 附图 d 中央复归不重复动作预告信号回路图 +wswfs-ws ha 2fu 1fu 1sb 2sb km 1 2 3 4 km km56 hy hl wfs ks km 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录 e 变压器保护回路的工作原理图 26 附图 e 变压器保护回路的工作原理图 yy ididid1ka 2ka 3ka 差 动 保 护 回 路 变压器 过电流 保护 回路 变压器 过负荷 保护回路 控制小母线 及熔断器 过电流 保护 过负荷 差动 重瓦斯 过流 瓦斯 差动 动作信号 变 压 器 保 护 +wc-wc 4ka 5ka 6ka 9ka 1kt 1ka 2ka 3ka 2km kg 1ks 2ks 3ks 3ks xb sb r r 1hl 2hl 2km 1km2ks 1ks 2kt 1kt 4ka 5ka 6ka 7ka 8ka 9ka 1qs 6ta 5ta 1qf 4ta 3ta 3qs 2qs 9qs 4qf 10qs 2ta 1ta 4qs 16ta 15ta 2qf 14ta 13ta 12ta 11ta 7ta 8ta 3qf 9ta 10ta 6qf 11qs 5qf 12qs 6taa(16taa) 6tab(16tab) 6tac(16tac) 10taa(7taa) 10tab(7tab) 10tac(7tac) 1taa(11taa) 1tab(11tab) 1tac(11tac) 9taa(8taa) 9tab(8tab) 9tac(8tac) 5taa(15taa) 5tab(15tab) 5tac(15tac) 18taa 18tac 4taa(12taa) 18ta 17ta 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录 f 攀钢马鹿青总降变电所主接线图 27 附录 f 攀钢马鹿青总降变电所主接线图 1wl 1qs 1qf 2qs 3qf 7qs 8qs 2wl 4qs 2qf 5qs 3qs 4qf 9qs sf910 000 35/6kv ynd11 5qf 10qs sf910 000 35/6kv ynd11 6qs 6qf 三小轧1# 三小轧2# 落锤 轧辊 1#线材 2#线材 1#所内变 2#所内变 钢锭模变 高钒铁变 空压站变 高速线材1#变 高速线材2#变 马卫联络 三小轧1# 三小轧2# 落锤 轧辊 1#线材 2#线材 1#所内变 2#所内变 钢锭模变 高钒铁变 空压站变 高速线材1#变 高速线材2#变 马卫联络 11qs 12qs 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 附录 g 攀钢马鹿青总降变电所设计图 28 主变 压器 lqz35 600/5 gw235gd/600a lqz6 2 000/5 sn1010i/2000a gn2410 jyn2 1005 sf910 000 35/6kv ynd11 jyn210 gn66t/600a gn66t/600a sn1010i/2 000a no.201 no.104 sw235 rn型1-35 gw235gd/600a 35 000 100 100 / 333 no.101 lqz35 600/5 gw235gd/600a no.105 主变 压器 lqz6 2 000/5 sn1010i/200