毕业论文某公司总降压变电所及低压配电系统设计.doc

第一章 某人行地下通道电气设计第一节 绪 论随着社会与经济的发展，已经很少出现手推磨、驴拉磨、水磨等 ，个别落后的地方还是有的。社会经济的发展，对电能的依赖性愈来愈强。电能能够方便而经济地从其他形式的能量转换而得，并且容易而经济地进行传输，以及简便地转换成其他形式的能量（如机械能 、光能、热能、化学能、声音等）。社会发展越完善，社会承受停电 扰动的能力就越脆弱，即使是几分钟甚至是几秒钟的停电也是不能容忍的。因此，供电企业满足社会需要和保证电力供应的压力也越来越大。世界各国都在为电烦恼，为 电努力，为电改革。我国也开始采用110千伏或220千伏电压直接对工业企业或远距离送电，这可以减少电能在传输过程中的电能损耗和电压损耗。1.1 工厂供电的目的、要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。电力工业是国民经济的一个重要部门,它为工业、农业、商业交通运输和社会生活提供能源。在今天，电能的利用已远远超出作为机械动力的使命。由于电能能够方便而经济地从其他形式的能量中转换而得，并且容易而经济地进行传输，以及简便地转换成其他形式的能量（如将电能变为机械能、光能、热能、化学能等），电能已广泛应用到社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。国民经济的现代化没有电力工业的大发展是不可能的，电力工业已成为国民经济现代化的基础。并公认按人口平均的用电量，是反映一个国家现代化程度的主要指标之一。在企业中，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。一般的工厂在供电设备上的投资，也仅占总投资的5%左右。所以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，而且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，如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人名带来经济上甚至政治上的重大损失。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。除次之外，在供电工作中，应合理地处理局部、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2 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）工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、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）工厂供电设计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，设计中应采用符合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）工厂供电设计必须从全局出发，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） 按企业要求和地区供电条件等，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。关于负荷性质，按GB5005295供配电系统设计规范规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级:(1)一级负荷中断供电将造成人身伤亡者;中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，例如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。(2)二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如主要设备损坏、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;中断供电将影响重要用电单位的正常工作者，例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集巾的公共场所秩序混乱者。(3)三级负荷不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。对一级负荷，应由两个电源供电。当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏口一级负荷中特别重要的负荷，除应由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。对二级负荷，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电。当采用电缆线路时。应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。1.3 设计的主要内容、步骤泉厂总配变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，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。（1）负荷计算全厂总配变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总配变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。（2）工厂总变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总配变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。（3）工厂总配变电所主结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。（4）厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总配变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。（5）工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。（6）改善功率因数装置设计按负荷计算求出总配变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。（7）变电所高、低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变配电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总配变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。（8）变电所的防雷措施设计装设避雷针或避雷带(网)变配电所及其屋外配电装置，应装设避雷针以防护直击雷。如无屋外配电装置，可于变配电所的屋顶装设避雷针或避雷带(网)。如果变配电所及其屋外配电装置处在相邻的建(构)筑物防雷保护范围以内时，可不再装设避雷针或避雷带(网)。独立避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其下频接地电阻RE0.9,而由上面计算可知=0.74Ik=7.64KA满足要求热稳定度：It2t=(10KA)25=500KAI(3)2tima=7.6422.25=131KA满足要求其中，It为设备的t秒热稳定电流（KA），t为设备的热稳定实验时间，tima为短路假象时间（s） tima=tk+0.05s, tk=top+toc=2+0.25=2.25高压隔离开关的动稳定度校验按下列公式校验根据短路电流计算所得结果小于,所选开关符合要求。高压隔离开关的热稳定度校验按下列公式校验根据相关数据和公式计算，所选开关符合要求。4.2.4 高压断路器的选择高压断路器的功能是，不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。高压断路器按其采用的灭弧介质分，有油断路器】、六氟化硫断路器、真空断路器以及压缩空气断路器、磁吹断路器等。根据我国生产的高压户内少油断路器形式，初步选用SN10-10/630-300型，继电保护动作时间为1.1s，断路器短路时间取0.2s。SN10-10/630-300型额定电压为10kV，符合要求。SN10-10/630-300型额定开断电流为630A，符合要求。高压断路器的动稳定度校验按式校验SN10-10/630-300型断路器动稳定电流峰值为40kA，大于,所选开关符合要求。高压断路器的热稳定度校验按式校验SN10-10/630-300型断路器热稳定电流有效值为16（4s）kA，计算结果为：大于，所选电器符合要求。4.2.5 高压负荷开关的选择高压负荷开关，具有简单的灭弧装置，因而能通断一定的负荷电流和过负荷电流。但是它不能断开短路电流，所以它一般与高压熔断器串联使用，借助熔断器来进行短路保护。负荷开关断开后，与隔离开关一样，也具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离高压电源、保证安全检修的功能。根据高压负荷开关的有关型号，初选高压负荷开关FN1-10R。根据FN1-10R高压负荷开关有关数据进行校验。校验结果，FN1-10R是合适的。4.2.6 电流互感器的选择电流互感器应按装设地点的条件及额定电压、一次电流、二次电流、准确度级等条件进行选择，并校验其短路动稳定度和热稳定度。本次设计选择户内高压LQJ-10型电流互感器，他有两个铁心和两个二次绕组，选择3级，为继电保护。其1s热稳定倍数为90，动稳定倍数为225。电流互感器的动稳定度按以下公式进行校验电流互感器的热稳定度按以下公式进行校验根据有关数据，经校验，所选电器符合要求。4.2.7 电压互感器的选择电压互感器应按装设地点的条件及一次电压、二次电压、准确度级等条件进行选择。由于它的一、二次侧均有熔断器保护，故不需要进行短路稳定度的校验。本次设计选择应用广泛的单相三绕组、环氧树脂浇注绝缘的户内JDZJ-10型电压互感器，符合要求。4.2.8 高压开关柜的选择高压开关柜型式的选择：应根据使用环境条件来确定是采用户内型还是户外型；根据供电可靠性要求来确认是采用固定式还是手车式。此外，还要考虑到经济合理。高压开关柜一次线路方案的选择：应满足变配电所一次接线的要求，并经几个方案的技术经济比较后，优选出开关柜的型式及其一次线路方案编号，同时确定其中所有一、二次设备的型号规格，主要设备应进行规定的选择校验。向开关电器厂订购高压开关柜时，应向厂家提供一、二次电路图纸及有关技术资料。高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装在一起而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压交流电动机的起动和保护之用，其中安装有高压开关设备、保护电器、监测仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式两大类型。在一般中小型工厂中普遍采用较为经济的固定式高压开关柜。我国现在大量生产和广泛应用的固定式高压开关柜主要为GC-1A（F）型。这种防误型开关柜装设了防止电气误操作和保障人身安全的闭锁装置，即所谓“五防”防止误分、误合断路器；防止带负荷误拉误合隔离开关；防止带电误挂接地线；防止带接地线误合隔离开关；防止人员误入带电间隔。根据有关设计数据和要求，GC-1A（F）型高压开关柜负荷要求。4.3 低压一次设备的选择低压一次设备，是指供电系统中1000V（或高）及以下的电气设备。低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须满足在正常条件下河短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。低压一次设备的选择校验项目如表4-1所列。表4-1 低压一次设备的选择校验项目电气设备名称电压/V电流/A断流能力/KA短路电流校验动稳定度热稳定度低压熔断器低压刀开关低压符合开关低压断路器注：1.表中“”表示必须校验，“”表示一般可不校验，“”表示不校验。 2.关于选择校验的条件，与表4-1同，此略。4.3.1 低压母线的选择本次设计低压侧母线初选LMY-3（12010）+806，即母线尺寸为12010，中性母线尺寸为806。根据有关校验公式和数据，所选母线符合要求。4.3.1 低压熔断器的选择低压熔断器的功能，主要是实现低压配电系统的短路保护，有的熔断器也能实现过负荷保护。本次设计初选有填料封闭管式（RT0）低压熔断器，进校验符合要求。4.3.2 低压刀开关和符合开关的选择低压刀开关的类型很多。按其操作方式分，有单投和双投。按其极数分，有单极、双极和三极。按其灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩的两种。低压符合开关，是由低压刀开关和低压熔断器串联组合而成、外装封闭式铁壳或开启式胶盖的开关电器。本次设计选用刀开关为HR3型，负荷开关为HK,并经校验，符合要求。4.3.3 低压断路器的选择低压断路器，又称低压自动开关，它既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压下自动跳闸，其功能与高压断路器类似。本次设计选取DZ型断路器，它通常装设在低压配电装置之中，符合设计要求。第五节 变电所进出线和与临近单位联络线的选择5.1 10KV高压进线和引入电缆的选择（1）10KV高压进线的选择校验 采用LJ型铜绞线架空敷设，接往10KV公用干线。1)按发热条件选择。由及室外环境温度38，查相关资料，初选LGJ-185，其38时的，满足发热条件。2)校验机械强度。查相关资料，最小允许截面，因此LGJ-185满足机械强度要求，故改选LJ-35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铜芯电缆直接埋地敷设。5.2 380V低压出线选择(1)馈电给1号厂房(锻压车间)的线路采用VV22-1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接埋地敷设。1)按发热条件选择。由I30=273.12A及地下0.8m土壤温度为25，查资料，初选240mm2，其，满足发热条件。2)校验电压损耗。由平面图量得变电所至1号厂房距离约50m，而由资料查得240mm2的铜芯电缆的(按缆芯工作温度75计)，,又1号厂房的,因此按下式得；满足允许电压损耗5%的要求。3)短路热稳定度校验。按下式求满足短路热稳定度的最小截面式中tima变电所高压侧过电流保护动作时间按0.5秒整定(终端变电所)，再加上断路器断路时间0.1秒，再加0.05秒。由于前面所选120mm2的缆芯截面大于Amin，满足短路热稳定度要求，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆(中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同)。(2)馈电给2号厂房(电镀车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。(方法同上，从略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆。(3)馈点给3号厂房(热处理车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，从略)缆芯缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆。(4)馈点给4号厂房(装配车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，从略)缆芯缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆。(5)馈电给5号厂房(金工车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆。(6)馈电给6号厂房(机修车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆。(7)馈电给7号厂房(工具车间)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆。(8)馈电给8号厂房(锅炉房)的线路 亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。(方法同前，此略)缆芯截面选240mm2，即VV22-1000-3240+1120的四芯电缆。(9)馈电给9号厂房(仓库)的线路 由于就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线BLV-1000型5根(3根相线、一根中性线、一根保护线)穿硬塑料管埋地敷设。(10)馈电给生活区的线路 采用LJ型铜绞线架空敷设。5.3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km 邻近单位变配电所的10kv母线相联。综合以上所选变电所进去线和联络线的导线和电缆型号规格如表5-1表5-1 变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10kv电源进线LJ-35铜绞线(三相三线架空)主变引入电缆YJL22-10000-325交联电缆(直埋)380v低压出线至1号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至2号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至3号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至4号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至5号厂房BV-1000-14铜芯线5根穿内径25mm硬塑管至6号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至7号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至8号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至9号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至10号厂房VV22-1000-3240+1120四芯塑料(直埋)至生活区四回路3LJ-120+1LJ-70(三相四线架空)与邻近单位10kv联络线YJL22-10000-325交联电缆(直埋)第六节 二次回路方案的选择及继电保护的整定6.1 二次回路的定义与分类工厂供电系统或工厂变配电所的二次回路，是指用来控制、指示、监视和保护一次电路运行的电路，包括控制系统、的二次回路，是指用来控制、指示、监视和保护一次电路运行的电路，包括控系统信号系统、监测系统及继电器保护和自动化系统等。其也称为二次系统。二次回路按电源性质分可分为直流电源电路和交流电源回路。交流回路又可分为交流电流回路和交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。二次回路按其用途分，有断路控制回路、信号回路、测量回路、继电器保护和自动装置回路等。6.2 二次回