毕业论文-某中学供配电系统设计.doc

华北水利水电学院 毕业设计任务书设计题目：某中学供配电系统设计专 业：电气工程及自动化05专升本班 级院、系：电力学院2007 年 03月 05 日毕业设计任务书一. 毕业设计的目的1. 根据要求设计完成某中学供配电系统设计2. 通过设计，初步掌握民用供配电系统的相关知识和主要技术手段3. 培养综合运用基础知识和技能解决实际问题的能力，初步掌握工程设计方法和思路4. 提高独立获取新知识的能力，培养严肃认真的工作态度二. 主要设计内容1. 用电负荷与无功功率的计算2. 变配电所的选址选型和主接线方案的确定，电气主接线方案设计应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案3. 主要用电设备的选择和校验4. 继电保护方案的选择和计算5. 短路电流计算三. 重点研究问题 选择与民用供电相关的12个理论问题，进行分析和仿真四. 主要技术指标或主要设计参数1. 中学平面布置图2. 负荷情况3. 供电电源情况4. 气象资料5. 地质水文条件五. 设计成果要求1. 开题报告2. 毕业设计说明书和计算书3. 技术图纸（主接线，平面图，配置图）4. 参考资料和外文资料及其翻译5. 独立完成，严禁抄袭或请人代作6. 按分配时间阶段完成相应任务六. 其他设计深度：初步设计时间安排本次设计的时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下：收集资料，熟悉任务 3周（包括假期2周）方案论证比较 2周电气设备选择计算 3周计算机绘图 2周完善设计成果 2周编制设计说明书 1周审核，校对 1周翻译资料 1周答辩 1周总计 16周华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告（参考） 2007 年 4 月 2 日学生姓名张荣海学号200510116专业电气工程及其自动化题目名称某中学供配电系统设计课题来源模拟主要内容一、 设计的原始资料1. 学校总平面图2. 学校负荷情况该校除综合楼、图书馆、体育馆、锅炉房为二级负荷外,其余的属三级负荷。 3. 供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定,该校可由附近两条10kv的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见学校总平面图。其中,一号干线的导线牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列,线距为2.5m,干线首端距本校约3km,干线首端所设的高压断路器流量容量为500MVA.此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.7S。二号干线的导线牌号为LGJ-150,线距为2m,干线首端距本校10km,其余与一号干线一样。已知与本校高压测由电气联系的架空线全长70km,电缆线路全长20km。4. 气象资料本校所在地区的年最高气温为41,年平均气温为23,年最低气温为-8,年最热月平均最高气温为29.8,年最热月平均气温为26.5,年最热月地下0.8m处平均气温为25,年雷暴日数为21/年,主导风向为东北风。5.地质水文资料本校所在地区平均海拔111.4m,地层以黄土为主,地下水位大于20m。二、 设计的主要任务1. 负荷计算与无功补偿2变配电所主变压器和主接线方案3变配电所位置和型式的选择4短路电流的计算5. 变配电所一次设备的选择校验6. 变配电所进出线的选择7. 变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定8. 变配电所的防雷保护与接地装置的设计9. 变配电所的布置与结构设计三、 设计内容1. 用电负荷的计算计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值的。目前用电设备增加，正确确定用电的负荷尤为重要。过往由于设计的学校负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。凡是民用建筑中的负荷，都是用需要系数Kd进行计算的。它既简便又适用，因为民用建筑中单机负荷较大的是空调主机、冷冻机、冻却泵、生活水泵、消防用的各类水泵等，这些负荷都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的；而计入变压器容量，即使单机也可直接乘以需要系数。因空调主机及水泵在计及轴功率时考虑了安全系数，按计算值取选电动机时又要选相近而又偏大的电动机容量，所以即使在满负荷运动时，电动机的负载率也不会超过7075，计及变压器容量时，可以不论台数多少均直接乘以需要系数，实际运行证明是切实可行的。民用建筑中的其它负荷，像空调风机、电热水器、照明等均时量大面广的小容量负荷，负荷大小是比较均匀的，可以用需要系数法进行计算，并按此容量可进行变压器容量及开关导线的选型。2. 无功功率的补偿学校中普遍采用并联电容器来补偿供电系统的无功功率。并联电容器的补偿方式，有一下三种：（1） 高压集中补偿 电容器装设在变配电所的高压电容器室内，与高压母线相联。（2） 低压集中补偿 电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内，与低压母线相联。它利用指示灯或放电电阻放电。按GB5022795规定：低压电容器组可采用三角形结线或中性点不接地的星形结线方式。（3） 低压分散补偿 电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。它就利用用电设备本身的绕组放电。电容器组多采用三角形结线。并联电容器的选择计算方法：（1） 无功功率补偿容量（单位为kvarKd）的计算（2） 并联电容器个数3. 主变压器的选择主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。4. 电气主接线方案设计电气主接线是变配电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。发电厂的电气主接线是由多种电气设备和连接线按要求连接而成的，用来构成生产、传输和分配电能的通路。主接线的选择正确与否，与电气设备的选择，继电保护的配置、自动装置和控制方式的拟定都有密切的关系，对运行的可靠性、灵活性和经济性都有重大的影响。通常，变配电所的主接线应满足下列基本要求：（1） 根据系统的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。在运行中供电被迫中断的机会越少或事故后影响的范围越小，则主接线的可靠性就越高。（2） 主接线应具有一定的灵活性以适应电力系统及主要设备的各种运行工况的要求，此外，还便于检修。（3） 主接线应简单明了、运行方便，使主要元件投入或切除时所需要的操作步骤最少。（4） 在满足上述要求和条件下投资和运行的费用最少。（5） 具有扩建的可能性。电气主接线的设计程序：根据设计任务书的要求，对原始资料进行分析，在此基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑，可拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留23个技术上相当，又能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。5. 电气设备选择及校验包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器、母线、消弧线圈等设备的选择。设备选择包括选型和确定技术参数。设备的选型和技术参数应能保证电力系统的安全运行和供电可靠性，并留有适当的发展裕度，应尽量选用轻型设备和常用产品。在同一站内，应尽量减少设备和材料的种类。电气设备要能可靠工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其短路的热稳定和动稳定。6. 变配电所的布置与结构设计变配电所总体布置方案的设计要求：（1） 便于运行维护和检修。有人值班的变配电所，一般应设单独的值班室。值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通。（2） 保证运行安全。值班室内不能有高压设备。（3） 便于进出线。（4） 节约占地和建筑费用。（5） 适应发展要求。变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能。采取的主要技术路线或方法查阅供配电技术、电气工程设计手册等相关专业资料，对设计内容进行综合的分析和计算，按计划作好每步工作，最终全部完成设计内容，并进行计算机绘图和编写说明书。预期的成果及形式1. 开题报告2. 毕业设计说明书和计算书3. 技术图纸(主接线,平面图,配置图)4. 参考资料和外文资料及其翻译时间安排本次设计时间共16周，各部分设计内容的时间安排大致如下：1、 收集资料，熟悉任务 3周（包括假期得2周）2、 方案论证比较 2周3、 电气设备选择计算 3周 4、 计算机绘图 2周5、 完善设计成果 2周6、 编制设计说明书 1周7、 审核、校对 1周8、 翻译资料 1周9、 答辩 1周总计 16周指导教师意见签 名：年 月 日备注参考文献：1 雍静 主编 供配电系统 机械工业出版社 2003.9 第一版2 陈衍 主编 电力系统稳态分析 中国电力出版社 1998 第二版3 李光琦 主编 电力系统暂态分析 中国电力出版社 2002 第二版4 贺家李 宋从矩 合编 电力系统继电保护原理 中国电力出版社 2003 第三版5 刘介才 主编 工厂供电设计指导 机械工业出版社 2006.3 第一版6 陈化钢 主编 企业供配电 中国水利水电出版社 2003.9 第一版7 陈元丽 主编 现代建筑电气设计实用指南 中国水利水电出版社 2000.1 第一版8 胡国文，胡乃定 主编 民用建筑电气技术与设计 清华大学出版社 2001.7 第二版9 刘介才 主编 工厂供电简明设计手册 机械工业出版社 1993.8 第一版10 任元会 主编 工业与民用配电设计手册 中国电力出版社 2005.10 第三版11 供配电系统设计规范GB50052-95 中国计划出版社12 10KV及以下变配电所设计规范 GB50053-94 中国计划出版社13 低压配电设计规范 GB50054-95 中国计划出版社14 建筑物防雷设计规范 GB50057-94 中国计划出版社15 电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-92 中国计划出版社16 电力工程电缆设计规范 GB50217-94 中国计划出版社17 并联电容器装置设计规范 GB50227-95 中国计划出版社18 民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92 中国计划出版社19 王磊 浅析民用建筑供配电系统设计要点 山西建筑 2007年 33卷 9期摘 要本次设计题目为中学供配电系统设计，该系统通过降压变压器与10kv公共电源干线相连，然后向学校供给电能。该校包括了教学区和生活区，用电负荷较大，对供电可靠性要求也较高。因此，必须采用可靠性较高的接线形式。本次设计主要内容包括：负荷计算、短路电流计算、电气主接线的设计、电气设备的选择与校验（包括主变压器的选择、断路器及隔离开关的选择与校验、导体的选择与校验、电流互感器的选择与校验、电压互感器的选择和避雷器的选择等）和变配电所的布置与结构设计。其中，主接线代表了变配电所主体结构，它对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系，并将长期影响电力系统运行的可靠性、安全性、灵活性和经济性。在设计的过程中，本人参阅了大量的供配电系统设计、变配电所设计、建筑电气设计规范等相关的规范和设计手册，最后对该校供配电系统进行了初步设计。本设计为毕业设计，其目的是通过设计实践，综合运用所学知识，理论联系实际，锻炼独立分析和解决电气设计问题的能力，为未来的工作奠定坚实的基础。关键词：变压器、电气主接线、电气设备、继电保护AbstractThis design topic is the power supply and distribution system for a middle school, this system is connected with the public line of 10kV through step-down transformers, and distribute electrical power to the middle school. The middle school include teaching section and living section. The electrical charge is big , and the school demand of reliability of power supply is high, using the high reliable wiring form. This design main content includes: the charge computation, short-circuit current computation, electrical main wiring design, electrical equipment choice and verification (including main voltage transformer choice, circuit breaker and disconnecting switch with check-up, conductor choice with check-up, current transformer choice with check-up, voltage transformer choice with check-up and lightning protector choice and so on),the disposal and configuration of the transformer substation design. Between them, the electrical main wiring has represented the main bodies structure of the substation, it has the decisive relations about the electrical equipment choice, the power distribution equipment arrangement, the relay protection, the decision of automatic device and the control mode ,and it has long-term influence about the reliability，security， flexibility and efficiency of the electrical power system movement.In order to finish the design, I referring to the power supply and distribution design standard, the transformer substation design standard，the electrical design standard of architecture and so on, carry on the preliminary design to this power system. This design is a graduation design .The purpose of this design is to give us a chance of synthetical usage of the knowledge we have learned. Besides, it can train our ability to analyze and solve practical problems in Construct electricity in dependently so that the theory is connected with practice and a solid base is made in favor of future work.Key word: transformer, electrical main wiring,electrical equipment，electrical equipment 华北水利水电学院毕业设计 目 录毕业设计任务书 I开题报告 摘要 Abstract 第一章 概述.11. 设计的对象.12. 设计的主要任务.13. 设计的原则.14. 设计的原始资料.1第二章 设计部分1.负荷计算与无功补偿 .51.1 负荷计算 .51.1.1 计算负荷的目的 .51.1.2 计算负荷的方法概述 .51.1.3 按需要系数法确定计算负荷的公式 .61.1.4 负荷计算的结果 .61.2 无功补偿 .91.2.1 无功补偿的目的 .91.2.2 无功功率的人工补偿装置 .91.2.3 并联电容器的选择计算方法 .101.2.4 低压电容器柜（屏）的选择 .101.2.5 无功功率补偿的计算结果 .112.变配电所主变压器和主接线方案 .132.1 主变压器的选择 .132.1.1 变压器选型的原则 .132.1.2 变压器台数的选择原则 .132.1.3 变配电所主变压器容量选择的方法 .132.1.4 主变压器选择的方案 .142.2 变配电所主接线方案的选择 .142.2.1 变配电所主接线概述 .142.2.2 变配电所主接线设计要求 . .142.2.3 变配电所主接线方案的拟定 .163. 变配电所位置和型式的选择 .193.1 变配电所的所址选择 .193.1.1 变配电所的所址选择的原则 .193.1.2 负荷中心的确定 .193.2 变配电所型式的选择 .203.2.1 变配电所型式的概述 .203.2.2 变配电所型式的选择 .204.短路电流的计算 .214.1 计算短路电流的目的 .214.2 短路计算的方法.214.3 用标么值法计算短路电流的依据 .214.3.1 标么值的概念.214.3.2 电力系统各元件电抗标么值的计算.224.3.3 用标么值法进行短路计算的方法.224.4 短路电流的计算过程与结果 .234.4.1 绘制计算电路.234.4.2 确定基准值 .244.4.3 计算短路中各元件的电抗标么值 .244.4.4 计算K-1点(10.5kv侧)短路总电抗和三相短路电流 .254.4.5 计算K-2点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量 .254.4.6 计算K-3点的短路总电抗与三相短路电流和短路容量 .265. 变配电所一次设备的选择校验 .285.1 一次设备选择与校验的条件与项目.285.1.1 一次设备选择与校验的条件.285.1.2 一次设备选择与校验的项目.285.2 一次设备选择依据 .295.2.1 按正常工作条件选择 .295.2.2 按短路条件校验 .295.3 一次侧设备的选择校验 .305.3.1 10KV侧一次设备的选择校验.305.3.2 380V侧一次设备的选择校验.335.4 高低压母线的选择 .346. 变配电所进出线的选择 .356.1 变配电所进出线导线和电缆型式的选择原则 .356.1.1 高压电缆线 .356.1.2 低压电缆线 .356.2 导线和电缆截面的选择依据 .356.2.1 按发热条件选择或校验导线和电缆的截面.356.2.2 按电压损耗校验导线和电缆的截面.356.2.3 按短路热稳定校验导线和电缆的截面.366.3 导线和电缆截面的选择过程与结果 .366.3.1 10kv高压进线和引入电缆的选择 .366.3.2 教学区380V低压出线的选择 .376.3.3 生活区380v低压出线的选择 .417. 变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 .447.1高压断路器的操动机构控制与信号回路 .447.2 变配电所的电能计量回路 .447.3 变配电所的测量和绝缘监察回路 .447.4 变配电所的保护装置 .467.4.1主变压器的继电保护装置的配置要求 .467.4.2 主变压器的继电保护装置的选择依据 .467.4.3 主变压器的继电保护装置的选择 .478.变配电所的防雷保护与接地装置的设计 .518.1变配电所的防雷保护 .518.2变配电所公共接地装置的设计（与1kv以下系统共用的接地装置）518.2.1设计依据 .518.2.2 设计过程与结果 .539. 变配电所的布置与结构设计 .559.1 变配电所总体布置方案的设计要求 .559.2 变配电所各室的具体布置与结构要求 .559.2.1 变配电室的具体布置和结构要求 .559.2.2 高压配电室的具体布置和结构要求 .569.2.3 低压配电室的具体布置和结构要求 .579.2.4 值班室的具体布置和结构要求 .589.3 变配电所布置方案的确定 .58总结.59谢辞.60参考文献 .61附录附录一 外文资料翻译1.1 原文1.2 译文附录二 学校平面图附录三 主接线图3.1 主接线图一3.2 主接线图二附录四 变配电所布置图4.1 教学区变配电所布置图4.2 生活区变配电所布置图第一章 概 述1. 设计的对象 本次设计的对象“某中学”，它分为教学区和生活区两部分，全校总面积约60000平方米。教学区包括：三栋教学楼（6层）、一栋综合楼（12层）、一栋图书馆（3层）、一栋体育馆（两层）、一间食堂（两层）和一间印刷厂；生活区包括：两栋学生宿舍（5层）、四栋教师宿舍（6层）、一栋单身教师宿舍（5层）。2. 设计的主要任务本次设计的主要任务有：负荷计算与无功补偿、变配电所主变压器和主接线方案、变配电所位置和型式的选择、短路电流的计算、变配电所一次设备的选择校验、变配电所进出线的选择、变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定、变配电所的防雷保护与接地装置的设计、变配电所的布置与结构设计3. 供配电系统设计的原则（1）必须遵守国家的有关法规、标准和规范，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）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，设计中应采用国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4）应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与长期发展的关系，做到远、近期为主，适当考虑扩建的可能性。4. 设计的原始资料（1）学校总平面图（2） 学校负荷情况该校除综合楼、图书馆、体育馆、锅炉房为二级负荷外,其余的属三级负荷。 其具体负荷统计资料见下表一：表一 学校负荷统计编号名称负荷类别设备容量/kw需要系数功率1、2、31、2、3号教学楼设备1400.80.8照明150.850.854图书馆（二级）设备1000.80.75照明100.80.855体育馆（二级）设备600.70.8照明50.70.856、7、8、91、2、3、4号教师宿舍设备1920.70.75照明240.60.810单身教师宿舍设备2000.70.75照明200.60.811、12男、女生宿舍设备1000.70.75照明80.60.8513锅炉房（二级）设备1000.70.8照明20.8114食堂设备800.850.8照明60.90.915文教印刷厂设备3000.70.8照明60.8116综合楼(带电梯)（二级）照明350.80.8实验设备2000.60.7办公设备1800.70.8电梯21.60.50.5消防水泵550.750.8（3） 供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定,该校可由附近两条10kv的供用电源干线取得工作电源和备用电源。该干线走向见学校总平面图。其中,一号干线的导线牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列,线距为2.5m,干线首端距本校约3km,干线首端所设的高压断路器流量容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护,定时限过电流保护整定的动作时间为1.7S。二号干线的导线牌号为LGJ-150,线距为2m,干线首端距本校10km,其余与一号干线一样。（4） 气象资料本校所在地区的年最高气温为41,年平均气温为23,年最低气温为-8,年最热月平均最高气温为29.8,年最热月平均气温为26.5,年最热月地下0.8m处平均气温为25,年雷暴日数为21/年,主导风向为东北风。（5） 地质水文资料本校所在地区平均海拔111.4m,地层以黄土为主,地下水位大于20m。（6） 电费制度 本校与当地供电部门达成协议，学校最大负荷时的功率因素不得低于0.95。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：610kV 为800元/kVA。第二章 设计部分1. 负荷计算与无功补偿1.1 负荷计算1.1.1 计算负荷的目的计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值的。目前用电设备不断增加，正确确定用电的负荷尤为重要。过往由于设计的学校负荷定得较低，所配置的电表、开关及导线截面均偏小，造成经常性的负荷跳闸，超负荷运行而烧坏开关、电表、电线的现象常有发生。1.1.2 计算负荷的方法概述计算负荷的方法主要有需要系数法和二项式法。凡是民用建筑中的负荷，一般都是用需要系数Kd进行计算的。它既简便又实用，因为民用建筑中单机负荷较大的是空调主机、冷冻机、冻却泵、生活水泵、消防用的各类水泵等，这些负荷都是采用单机组或同类机群放射式供电，在计及供电线路、开关时，都是用单机的额定电流或起动电流进行选型或校验的；而计入变压器容量，即使单机也可直接乘以需要系数。因空调主机及水泵在计及轴功率时考虑了安全系数，按计算值取选电动机时又要选相近而又偏大的电动机容量，所以即使在满负荷运动时，电动机的负载率也不会超过7075，计及变压器容量时，可以不论台数多少均直接乘以需要系数，实际运行证明是切实可行的。民用建筑中的其它负荷，像空调风机、电热水器、照明等均时量大面广的小容量负荷，负荷大小是比较均匀的，可以用需要系数法进行计算，并按此容量可进行变压器容量及开关导线的选型。因此，本设计采用需要系数法来确定计算负荷。1.1.3 按需要系数法确定计算负荷的公式（1） 有功计算负荷（单位为kw） 式中 Pe用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kw）。Kd用电设备组的需要系数。（2） 无功计算负荷（单位为kvar）（3） 视在计算负荷（单位为KVA）（4） 计算电流（单位为A）1.1.4 负荷计算的结果根据学校的负荷统计资料，按照需要系数法，负荷计算结果如表1-1、1-2、1-3所示。表1-1 全校的负荷计算表编号名称类别设备容量Pe/kw需要系数Kdcos tan计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kVAI301231.2.3号教学楼设备1400.80.80.7511284-照明150.850.850.6212.757.9-小计155124.7591.9155235.44图书馆设备1000.80.750.8828070.6-照明100.80.850.6285-小计1108875.5116176.25体育馆设备600.70.80.754231.5-照明50.70.8