塑料制品厂全厂总配-变电所及配电系统设计

武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 0 南京塑料制品厂全厂总配南京塑料制品厂全厂总配 变电所及配电系统设计变电所及配电系统设计 摘摘 要要 塑料制品厂企业内采用何种供配电方式 既能满足生产需要 又能使供配电系统安 全 可靠 经济 合理地运行是摆在我们面前急需解决的新问题 本文根据10kV进线塑 料制品厂企业供配电特点 介绍了10kV进线塑料制品厂企业内主要的供配电方式 并对 其进行了较详细的分析 关键词关键词 10kV进线 企业供配电 变电所 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 1 Abstract Plastic products factory enterprises used for distribution which can meet the needs of production distribution systems make for a safe reliable economic and reasonable operation is before us of the urgent need to solve new problems Based on the 10 kV line into plastic products factory for the distribution characteristics of enterprises on the 10 kV line into plastic products factory enterprises within the main power supply and gain a more detailed analysis Key Words Progressive 10kV distribution lines for enterprises Substation 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 0 目目 录录 摘摘 要要 1 ABSTRACT 2 目目 录录 1 1 绪论绪论 1 1 1 选题的背景及其意义 1 2 2 此设计的主要任务及原始资料分析此设计的主要任务及原始资料分析 4 2 1 原始数据 4 2 2 供电协议 4 3 3 负荷计算的意义及相关参数的计算负荷计算的意义及相关参数的计算 6 3 1 负荷计算的意义 6 3 2 参数的计算 6 4 4 无功补偿的计算无功补偿的计算 9 5 5 变压器的台数 容量和类型的选择变压器的台数 容量和类型的选择 13 5 1 变压器的介绍 13 5 2 厂用变压器 14 5 3 计算与选择 15 6 6 短路电流的计算短路电流的计算 16 6 1 产生短路电流的原因 危害及计算方法 16 6 2 短路电流点的计算 16 6 3 具体计算 17 7 7 高 低压电气一次设备的选择高 低压电气一次设备的选择 21 7 1 电气设备的选择对工厂企业的意义 21 7 2 电气设备的选择及其效验理论 21 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 1 7 3 高压断路器的选择 24 7 4 继电保护选择及整定 25 7 5 电流互感器 电压互感器的选择 25 8 8 电气主接线电气主接线 27 8 1 电气主接线的意义及重要性 27 8 2 电气主接线的设计 28 9 9 导线截面的选择导线截面的选择 31 9 1 10KV10KV 侧导线的选择 31 9 2 车间变电所进线的选择 31 10 10 防雷设计防雷设计 33 10 1 防雷接地的理论基础 33 10 2 防雷接地的保护措施 39 致谢致谢 40 参考文献参考文献 41 附录附录 42 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 0 1 1 绪论绪论 1 11 1 选题的背景及其意义选题的背景及其意义 本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行塑料厂的降压变电所设计 通过本课 程设计 培养学生综合运用所学的理论知识 基本技能和专业知识分析和解决实际问题 的能力 培养学生独立获取新知识 新技术和新信息的能力 使学生初步掌握科学研究 的基本方法和思路 学生能够理解 安全 可靠 优质 经济 的设计要求 掌握工厂 供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能 1 1 11 1 1 电能的特点及工厂变电所的作用电能的特点及工厂变电所的作用 电能是电做功的能力 电能有各种形式 如直流电能 交流电能 交流工频电能和 高频电能等等 它可作用为动力 照明 冶炼 电镀 电热 通信等之用 其优点是便 于控制 测量 变换和远距离输送 电能使用方便 清洁 电能的单位是千瓦时 俗称 度 电器设备与电源连接形成回路 当电流通过电气设备时 电源要输出电能 电气设备要消耗电能 发电厂是生产电能的工厂 发电厂将热能 水能等通过发电设备 转换为电能 按照发电厂的动力来源 发电厂主要分为火力发电厂 水力发电厂及核能 发电厂等 1 发电机输出的交流电压不够高 要通过升压变电所升压后远距离传送电力 电压高 则电流小 线路损耗小 电力输送到用户区后 降压变电所再把电压降低 供给工厂使 用 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 1 1 1 21 1 2 电力系统的发展概况电力系统的发展概况 长期以来我国的电网设备应用未得到应有的重视 电力设备技术性能陈旧 可靠性 低 直接影响了人民生活和经济建设的发展 随着新技术的发展 电网的规模越来越大 设备使用量增加 供电可靠性 自动化水平的要求也在不断提高 因此从配电网的安全 运行出发 电力装备要符合现代网络的发展要求 技术上先进 运行安全可靠 操作维 护简单 经济合理 节约能源及符合环境保护政策 2 立足于国情 保证供电可靠性为前提 优化网络接线 降低电网损耗 选择自化程度较高的自动化设备 监控系统与设备的综合配套 3 我国配电自动化的展望 1 做好配电网规划和改造是实现配电自动化的前提和基础 配电网规划包括电源容量及分布 主干线一次网架 配电设备等内容 只有在配电 网网架合理 结构灵活 转供互带能力强 一次设备满足自动化的要求的前提下配电自 动化才能顺利进行 2 我国配电自动化采用的三种基本功能模式 a 就地控制的馈线自动化 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 2 b 集中监控模式的配电自动化 c 集中监控模式的配电自动化与配电管理相结合的模式 对于近期采用较多的后两种模式 都采用分布式总体结构 一般分为两层 主站 远方终端 或三层 主站 子站 远方终端 主站至子站 子站至远方终端间通过 网络联在一起 形成统一的配电自动化系统 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 3 2 2 此设计的主要任务及原始资料分析此设计的主要任务及原始资料分析 根据本厂所能取得的电源进线 10 千伏及本厂用电负荷的实际情况 并适当考虑工厂 生产的发展 按照安全可靠 技术先进 经济合理的要求 设计降压变电所 本次设计的主要任务包括选择变电所的位置与形式及主变压器的台数 容量和类型 选择变电所的主接线方案及高低压设备和进出线 确定二次回路方案 选择整定继电保 护装置 确定防雷和接地装置 完成变配电所的电气照明设计 并进行必要的短路电流 计算 2 12 1 原始数据原始数据 1 本厂总平面布置图 各车间负荷情况及车间变电所容量和工厂自然条件另附 2 工厂负荷性质 生产车间大部分分为三班制 少部分两班或单班制 年最大有 功负荷利用小时数 5000h 工厂属三级负荷 3 工厂生产任务 规模及产品规格 本厂年产 10000t 聚乙烯及胫塑料制品 产品 品种有薄膜 单丝 管材和注射等制品 其原料来源于某石油化纤总厂 2 22 2 供电协议供电协议 1 从电力系统 66 10KV 变电站用 10kV 架空线路向工厂馈电 该变电站南侧 1km 2 系统变电站馈电线路定时限过流保护装置的整定时间 t 2s 工厂总配电所保护 整定时间不得大于 1 5s 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 4 3 在工厂总配电所 10kV 进线册计量 4 工厂最大负荷是功率因数不得低于 0 9 5 供电系统技术数据 电业部门变电所 10 千伏母线 为无限大电源系统 其短路容量为 200 兆伏安 供 电系统如下图 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 5 3 3 负荷计算的意义及相关参数的计算负荷计算的意义及相关参数的计算 3 13 1 负荷计算的意义负荷计算的意义 负荷计算是设计的基础 它决定设备容量的选用 管网系统的规模以及工程总造价 等 这是技术人员熟知的事实 但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算 给制定方 案 工程审核造成一定的困难 本文通过实例 介绍关于负荷计算问题 借此引起设计 者进一步的重视 3 23 2 参数的计算参数的计算 全厂总降压变电所的负荷计算 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 从而求出全厂总降压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 工厂电力负荷的计算方法 一般常用的有 逐级法 需要 系数法 二项式法以及产值 产量估算法等 其中需要系数法计算比较简单 适用于用 电设备台数比较多 各台设备容量差别不十分悬殊的用电场合 特别适用于车间及工厂 计算负荷的计算 故本设计拟采用需要系数法 4 各车间和车间变电所负荷计算表见附 录 具体计算过程 1 有功功率计算 计算公式 kW kW js P e P p K 薄模车间 kW kW js P e P 1400 0 6 840kW p K 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 6 原料间 kW kW 30 0 25 7 50kW js P e P p K 生活间 kW kW 10 0 8 8 0kW js P e P p K 成品库 1 kW kW 25 0 3 7 50kW js P e P p K 成品库 2 kW kW 24 0 3 7 20kW js P e P p K 包装材料库 kW kW 20 0 3 6 0kW js P e P p K 总计 kW 876 20kW js P 补偿值 kW 0 9 kW 0 9 876 20 788 58 kW p K js P js P 2 无功功率计算 计算公式 kvar kW js Qtan js P 薄模车间 kvar kW 840 1 33 1117 2kvar js Qtan js P 原料间 kvar kW 7 5 1 73 12 98kvar js Qtan js P 生活间 kvar kW 8 0 1 33 10 64kvar js Qtan js P 成品库 1 kvar kW 7 50 1 73 12 98kvar js Qtan js P 成品库 2 kvar kW 7 20 1 73 12 46kvar js Qtan js P 包装材料库 kvar kW 6 0 1 73 10 38kvar js Qtan js P 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 7 总计 kvar 1168 84kvar js Q 补偿值 kvar 0 95 kvar 0 95 1168 84 1110 40 kvar q K js Q js Q 3 视在功率计算 计算公式 22 jsjsjs QPS 薄模车间 kV A 1400kV A js S 原料间 kV A 15 00kV A js S 生活间 kV A 13 31kV A js S 成品库 1 kV A 15 00kV A js S 成品库 2 kV A 14 40kV A js S 包装材料库 kV A 12 00kV A js S 总计 kV A 1460 80kV A js S 补偿值 kV A 1361 93 kV A js S 4 低压额定电流 A 计算公式 js I 3 38 0 js js S I A 2069 24A js I 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 8 4 4 无功补偿的计算无功补偿的计算 在交流电路中 由电源供给负载的电功率有两种 一种是有功功率 一种是无功功 率 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率 也就是将电能转换为其他形式能 量 机械能 光能 热能 的电功率 比如 5 5 千瓦的电动机就是把 5 5 千瓦的电能转换 为机械能 带动水泵抽水或脱粒机脱粒 各种照明设备将电能转换为光能 供人们生活 和工作照明 有功功率的符号用 P 表示 单位有瓦 W 千瓦 kW 兆瓦 MW 无功功率比较抽象 它是用于电路内电场与磁场的交换 并用来在电气设备中建立和 维持磁场的电功率 它不对外作功 而是转变为其他形式的能量 凡是有电磁线圈的电 气设备 要建立磁场 就要消耗无功功率 比如 40 瓦的日光灯 除需 40 多瓦有功功率 镇流器也需消耗一部分有功功率 来发光外 还需 80 乏左右的无功功率供镇流器的线圈 建立交变磁场用 由于它不对外做功 才被称之为 无功 无功功率的符号用 Q 表示 单位为乏 Var 或千乏 kVar 5 无功功率决不是无用功率 它的用处很大 电动机需要建立和维持旋转磁场 使转子 转动 从而带动机械运动 电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的 变压 器也同样需要无功功率 才能使变压器的一次线圈产生磁场 在二次线圈感应出电压 因此 没有无功功率 电动机就不会转动 变压器也不能变压 交流接触器不会吸合 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 9 为了形象地说明这个问题 现举一个例子 农村修水利需要开挖土方运土 运土时用竹 筐装满土 挑走的土好比是有功功率 挑空竹筐就好比是无功功率 竹筐并不是没用 没有竹筐泥土怎么运到堤上呢 在正常情况下 用电设备不但要从电源取得有功功率 同时还需要从电源取得无功功 率 如果电网中的无功功率供不应求 用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电 磁场 那么 这些用电设备就不能维持在额定情况下工作 用电设备的端电压就要下降 从而影响用电设备的正常运行 无功功率对供 用电产生一定的不良影响 主要表现在 1 降低发电机有功功率的输出 2 降低输 变电设备的供电能力 3 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加 4 造成低功率因数运行和电压下降 使电气设备容量得不到充分发挥 从发电机和高压输电线供给的无功功率 远远满足不了负荷的需要 所以在电网中要 设置一些无功补偿装置来补充无功功率 以保证用户对无功功率的需要 这样用电设备 才能在额定电压下工作 这就是电网需要装设无功补偿装置的道理 电网中的电力负荷如电动机 变压器等 属于既有电阻又有电感的电感性负载 电 感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差 通常用相位角 的余弦 cos 来表 示 cos 称为功率因数 又叫力率 功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况 电能利用程度和用电管理水平的一项重要指 标 三相功率因数的计算公式为 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 10 式中 cos 功率因数 P 有功功率 kW Q 无功功率 kVar S 视在功率 kV A U 用电设备的额定电压 V I 用电设备的运行电流 A 功率因数分为自然功率因数 瞬时功率因数和加权平均功率因数 1 自然功率因数 是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数 或者说用电 设备本身所具有的功率因数 自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质 电 阻性负荷 白炽灯 电阻炉 的功率因数较高 等于 1 而电感性负荷 电动机 电焊机 的 功率因数比较低 都小于 1 2 瞬时功率因数 是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数 瞬时功率因数是 随着用电设备的类型 负荷的大小和电压的高低而时刻在变化 5 3 加权平均功率因数 是指在一定时间段内功率因数的平均值 其计算公式为 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 11 提高功率因数的方法有两种 一种是改善自然功率因数 另一种是安装人工补偿装 置 具体计算为 30 kW kV A 876 20kW 1460 80kV A 0 58 cos js P js S 设计要求0 9 cos 则需要在低压侧安装电容器 kvar kW tgarc tgarc c Q js Pcos cos 788 58 1 442 0 426 801 20 kvar 取 820 kvar 容量的电容器选型 BWF 10 5 100 1 型并联电容器 7 台 BWF 10 5 120 1 型并联电容器 1 台 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 12 5 5 变压器的台数 容量和类型的选择变压器的台数 容量和类型的选择 5 5 1 1 变压器的介绍变压器的介绍 变压器的最基本型式 包括两组绕有导线的线圈 并且彼此以电感方式称合一起 当一交流电流 具有某一已知频率 流于其中之一组线圈时 于另一组线圈中将感应出具 有相同频率的交流电压 而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链的程度 一般指 连接交流电源的线圈称之为 一次线圈 Primamary Coil 而跨于此线圈的电压称之为 一次电压 在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压 是由一次线圈与二次 线圈间的 匝数比 所决定的 因此 变压器区分为升压与降压变压器两种 大部份的 变压器均有固定的铁心 其上绕有一次与二次的线圈 基于铁材的高导磁性 大部份磁 通量局限在铁心里 因此 两组线圈藉此可以获得相当高程度的磁耦合 在一些变压器 中 线圈与铁心二者间紧密地结合 其一次与二次电压的比值几乎与二者的线圈匝数比 相同 因此 变压器的匝数比 一般可作为变压器升压或降压的参考指标 由于此项升 压与降压的功能 使得变压器已成为现代化电力系统之一重要附属物 提升输电电压使 得长途输送电力更为经济 至于降压变压器 它使得电力运用方面更加多元化 我们可 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 13 以这幺说 倘无变压器 则现代工业实无法达到目前发展的现况 电子变压器除了体积较小外 在电力变压器与电子变压器二者之间 并没有明确的 分界线 一般提供 60Hz 电力网络的电源均非常庞大 它可能是涵盖有半个洲地区那般大 的容量 电子装置的电力限制 通常受限于整流 放大 与系统其它组件的能力 其中 有些部份属放大电力者 但如果与电力系统发电能力相比较 它仍然归属于小电力的范 围 各种电子装备常用到变压器 理由是 提供各种电压阶层确保系统正常操作 提供 系统中以不同电位操作部份得以电气隔离 对交流电流提供高阻抗 但对直流则提供低 的阻抗 在不同的电位下 维持或修饰波形与频率响应 阻抗 的其中一项重要概念 即电子学特性 是一种假想的设备 即当电路组件阻抗系从一阶层改变到另外的一个阶 层时 其间要使用到一种设备 变压器 对于电子装置而言 重量和空间通常是一项努力追求的目标 至于效率 安全性与 可靠性 更是重要的考虑因素 变压器除了能够在一个系统里占有显着百分比的重量和 空间外 另一方面在可靠性方面 它亦是衡量因子中的一个要项 因为上述与其它应用 方面的差别 使得电力变压器并不适合应用于电子电路上 空间通常是一项努力追求的目标 至于效率 安全性与可靠性 更是重要的考虑因 素 变压器除了能够在一个系统里占有显着百分比的重量和空间外 另一方面在可靠性 方面 它亦是衡量因子中的一个要项 因为上述与其它应用方面的差别 使得电力变压 器并不适合应用于电子电路上 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 14 5 25 2 厂用变压器厂用变压器 厂用变压器大多数采用双绕组无励磁调压辐向分裂方式 因运行环境条件要求 变 压器须有较强的抗短路能力 产品设计上采取铁芯级间加装圆木撑条 绕组增加辅助撑条以及内衬硬纸筒保证其刚 度 工艺上采取保证高 低压绕组同一高度 轴向可靠压紧 引线出头牢固夹持 垫块 密化处理等措施 使其安全可靠 5 35 3 计算与选择计算与选择 计算验证进行补偿后变电所低压侧的视在功率计算负荷为 869 71kV A 22 jsjsjs QPS 根据计算验证拟选择 S9 1000 10 1 变压器考虑该地区最高温度 35 则在最高温度时 S9 1000 10 1 变压器的出力为 1 20 100 1 35 20 100 1000 850kV A t S av Q nt S 850kV A 0 9 满足设计要求 cos js P js S 6 6 短路电流的计算短路电流的计算 6 6 1 1 产生短路电流的原因 危害及计算方法产生短路电流的原因 危害及计算方法 短路实际上是电路中的电流过大 原因是电路中没有用电器 因在电路中电流产生的 热量与电流的平方成正比 故当电路中没有用电器时 导线的电阻很小 所以电路中的电流 就非常大 于是使电路中产生很大的热 瞬间的高温使电源损坏 短路电流的计算 6KV 9 2 除电抗 10KV 5 5 除电抗 35KV 1 6 除电抗 110KV 0 5 除电抗 0 4KV 150 除电抗 例 已知一短路点前各元件电抗标么值之和为 X 2 短路点电压 等级为 6KV 则短路点的短路电流 Id 9 2 2 4 6KA 短路电流单位 KA 短路冲击电流的计算 1000KVA 及以下变压器二次侧短路时 冲击电流有效值 Ic Id 冲击电流峰值 ic 1 8Id 1000KVA 以上变压器二次侧短路时 冲击电流有效值 Ic 1 5Id 冲击电流峰值 ic 2 5Id 例 已知短路点 1600KVA 变压器二次侧 的短路电流 Id 4 6KA 则该点冲击 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 16 电流有效值 Ic 1 5Id 1 5 4 6 7 36KA 冲击电流峰值 ic 2 5Id 2 5 406 11 5KA 可见短路电流计算的关键是算出短路点前的总电抗 标么值 但一定要包括系统电抗 6 6 6 2 2 短路电流点的计算短路电流点的计算 确定短路电流时 应按可能发生最大短路电流的正常接线方式计算 做短路电流动 稳定 热稳定校验时短路点的选择 对于不带电抗器的回路 短路点应选择在正常接线 方式下短路电流为最大的地点 对于固定式开关柜带电抗器的 10 6 kV 出线 隔板 母线与母线隔离开关之间 前的引线和套管应按短路点在电抗器前计算 隔板后的引 线和电器一般按短路点在电抗器后计算 8 验算电缆的热稳定时 短路点按下述情况确定 1 不超过制造长度的单根电缆 短路发生在电缆的末端 2 中间接头的电缆 短路发生在每一缩减电缆截面的线段首端 电缆线段为等截 面时 则短路发生在下一段电缆的首端 即第一个中间接头处 3 无中间接头的并列连接的电缆 短路发生在并列点后 6 6 3 3 具体计算具体计算 短路计算 1 K 1 处三相短路计算 电力系统电抗 X1 Uc1 Soc 10 5KV 2 200MA 0 55 架空线电抗 X2 X2 L 0 4 KM 1Km 0 4 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 17 总电抗 X X1 X2 0 4 0 55 0 95 K 1 三相短路电流和短路容量 1 周期分量有效值 I 3 K 1 UC1 X 10 5KV 0 95 6 38A 33 2 三相短路次整态电流 I 3 I 3 I 3 K 1 6 38A 3 冲击电流击及第一周期短路有效值 I 30 sh2 55 I 3 16 273A I 30 sh 1 51 I 3 9 636A 4 三相短路容量 S 3 K 1 Uc1 I 3 K 1 10 5KV 6 381A 116 053MVA 33 2 K 2 低压侧短路计算 1 电力系统电抗 X1 Uc1 Soc 0 38KV 2 200MA 0 0008 2 架空线电抗 X2 X2 L Uc2 Uc2 2 0 4 KM 1Km 0 4 10 5 2 0 00058 3 变压器电抗查表计算 1 查表得 S9 1250 变压器 Uk 5 X1 1 Uk Uc22 100SN 5 0 4KV2 100 1250KVA 0 0064 2 查表得 S9 1000 变压器 Uk 5 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 18 X2 1 Uk Uc22 100SN 5 0 4KV2 100 1000KVA 0 008 3 查表得 S9 500 变压器 Uk 4 X3 1 Uk Uc22 100SN 5 0 4KV2 100 500KVA 0 0128 4 查表得 S9 400 变压器 Uk 4 X4 1 X5 1 5 0 4KV2 100 400KVA 0 016 4 总变配电所分出各变电所配电母线电抗计算按变压器容量计算的经济截面积 选取的油 浸纸绝缘电缆影用系数 1 73A Km ec j 5 配电电缆截面积选择及电抗计算 No 2 变电所 S9 1000 变压器 1000KVA 10Kv 57 737A 301 I3 57 737A 1 73A Km 33 36 ec A 301 I ec j 2 mm 选取 35 1 01 Km No 0 No 2 变电所距离 100m 0 1Km 1x A 2 mm 1x X 20 l 1 01 Km 0 1Km 0 101 2 No X 1x X 20 l 0 101 0 008 0 109 1 X No 3 变电所 S9 500 变压器 500KVA 10Kv 28 87A 302 I3 28 87A 1 73A Km 16 68mm2 ec A 301 I ec j 选取 25mm2 1 41 Km No 0 No 3 变电所距离 200m 0 2Km 2X A 2X X 30 l 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 19 1 41 Km 0 2Km 0 282 3 No X 1x X 30 l 0 282 0 0128 0 28328 2 X No 4 与 No 5 变电所 S9 400 变压器 400KVA 10Kv 23 095A 302 I3 23 095A 1 73A Km 13 34 ec A 301 I ec j 2 mm 选取 16 2 21 Km NO 0 No 4 变电所距离 350m 0 35Km 2X A 2 mm 2X X 40 l 2 21 Km 0 35Km 0 742 4 No X 1x X 40 l NO 0 No 5 变电所距离 500m 0 5Km 50 l 2 21 Km 0 5Km 1 105 5 No X 1x X 50 l 0 742 0 016 0 758 31 X 1 105 0 016 1 121 41 X X3 X1 1 X 1 X 2 X 3 X 4 0 1 X1 X2 X3 0 0008 0 00058 1 1 00138 X 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 20 7 7 高 低压电气一次设备的选择高 低压电气一次设备的选择 7 7 1 1 电气设备的选择对工厂企业的意义电气设备的选择对工厂企业的意义 在配网的建设中 只要加强对配电设备的选择 严格按照上面提到的选择方法和注 意问题进行选择 就可以提高设备运行的水平 减少事故发生 7 7 2 2 电气设备的选择及其效验理论电气设备的选择及其效验理论 电力系统的各种电气设备的作用和工作条件并不一样 它们的具体选择方法也不完 全相同 但对它们的基本要求却是一致的 因此 对各种电气设备必须按正常工作条件 进行选择 并且按短路情况校验其热稳定和动稳定的基本方法 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 21 1 按正常工作条件选择电器 正常工作条件是指电器的额定电压和额定电流 1 额定电压的选择 电器的额定电压就是铭牌上标出的电压 另外 电器还有最大 工作电压 电器长期运行所允许的最大电压 一般指超过额定电压 10 15 的电压 制 造厂对电器 绝缘子 电缆等都规定了它们的额定电压和最大工作电压 如 10 11 5 35 40 5 110 121 220 242 330 360kV 等 选择时必须使电器装置点的电网 额定电压不应超过电器的额定电压 7 实际上 电器所在的工作电压是在变化的 各点的电压也不相同 根据规定 电网 最高电压不得大于电网额定电压的 5 此值未超过电器的最大工作电压 因此 电器在 此电网下运行是安全可靠的 另外 选择额定电压时 要考虑海拔对电气设备外绝缘的影响 随着海拔高度的增 加 大气的压力下降 空气密度和湿度相应地减少 使空气间隙和瓷绝缘的放电特性下 降 影响电气设备的外绝缘 指暴露于空气中的绝缘 强度 制造厂规定的电气设备的最 大工作电压就要下降 对此 必须进行校正 8 2 额定电流的选择 电器的额定电流是指在额定周围环境温度下 长时间内电器所 能允许通过的电流 选择电器时应满足额定电流不小于该回路在各种合理运行方式下的 最大持续工作电流 周围空气温度对允许连续电流有很大的影响 我国目前生产的电器 设计时取周围 介质最高温度 40 如果周围最高气温大于 40 由于冷却条件变坏 其允许电流应按 下式校正 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 22 式中 In 空气温度为 40 时电器的额定电流 A IP 空气温度为实际环境温度时的连续允许电流 A 当周围介质温度低于 40 时 每低 1 允许电流增加 0 5 但增加的总数不得大 于额定电流的 20 为使电器能适应地区的温度变化 我国规定 对于按标准制造的电器 其适用温度 为 40 40 变压器 电压互感器为 30 40 但不能在大于 60 的周围环 境温度下工作 此外 选择电器时 还应考虑电器的装置环境 屋外配电装置的电器 经常受到风 霜 雨露 霜冰 灰尘和有害气体等的影响 工作条件比屋内配电装置的电器要差得很 多 因此 电器常制成屋内装置和屋外装置两种 周围环境有污秽的地区 海边 盐湖 区等 必须注意加强绝缘 采用特殊绝缘结构的加强型电器 或选用额定电压高一级的 电器 2 按短路情况校验电器的热稳定和动稳定 通过短路电流愈大 电器受到的影响愈 严重 选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点 校验电器的热稳定和开断能力时 还必须正确估计短路的计算时间 短路计算时间 t 为相应的继电保护动作时间 t1和断路器分闸时间 t2之和 即 t t1 t2 t1是指主保持动作时间 如果主保护有死区时 应使用后备保护动作时间 此时 应采用相应死区内的短路电流值 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 23 1 短路热稳定校验 短路热稳定校验就是要求所选的电器 当短路电流通过时 其 最高温度不应超过制造厂规定的短路时发热最高允许温度 2 电动稳定校验 电动稳定是指电器承受短路电流引起的机械效应的能力 在校验 时 须用短路电流的最大值与制造厂规定的设备允许通过的动稳定电流进行比较 ish iP 或 Ish IP 式中 ish Ish 短路冲击电流幅值及其有效值 iP IP 设备允许通过的动稳定电流的峰值及其有效值 但以下几种情况可以不校验热稳定或动稳定 熔断器保护的电器 其热稳定由熔断器时间保证 故可不校验热稳定 采用有限流电阻的熔断器保护的设备 可不校验动稳定 装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不校验动稳定 热稳定 7 7 3 3 高压断路器的选择高压断路器的选择 断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择 并且按断路情况校验其热稳定和动 稳定 此外 还应考虑电器安装地点的环境条件 当气温 风速 温度 污秽等级 海 拔高度 地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时 应采取有效措施 对高压断路器有以下几个方面的要求 这些要求在断路器的基本技术参数上得到体 现 1 断路器在额定条件下 额定电压 额定电流 可以长期工作 2 应有足够的开断能力 并保证有足够的热稳定和动稳定 开断电流 额定关合电 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 24 流 极限通过电流 热稳定电流 3 具有尽可能短的开断时间 这对减少电网的故障时间 减轻故障设备的损害 提 高系统稳定性都是有利的 4 结构简单 价格低廉 体积小 重量轻 便于安装 下面是几种常用断路器的特点 1 多油断路器实现简单 价格便宜 但由于用油量大 体积大 检修工作量大 且 易发生爆炸和火灾现象 一般情况下不采用 2 少油断路器用油少 油箱结构小而坚固 具有节省材料 防爆防火特点 少油断 路器使用安全 使配电装置大大简化 体积小 便于运输 目前被大量采用 3 空气断路器断路能力大 动作时间快 尺寸小 重量轻 无火灾危险 但结构复 杂 价格贵 需要装设压缩空气系统等 主要用于 110KV 及以上对电气参数及断路时间 有较高要求的系统中 4 SF6 电气性能好 断口电压可较高 设备的操作维护和检修都很方便 检修周期长 而且它的开断性能好 占地面积小 特别是发展 SF6 封闭组合电器可大大减少变电所的 占地面积 SF6 断路器广泛应用于 90 年代 目前我国已成功生产和研制了 220 330 500KV 的 SF6 断路器 5 具体计算与选择 低压侧保护补偿后低压额定电流 A 计算公式 A kV A 0 38 js I js I js S A 1 kV A 1 0 38 235 53 0 38 1 732 357 86 A 3 js I js S3 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 25 选取低压断路器型号 DW15 400 额定短路电流 400A 7 47 4 继电保护选择及整定继电保护选择及整定 一 整定计算原则 1 需符合 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 GB50062 92 等相关国家标准 8 2 可靠性 选择性 灵敏性 速动性应严格保障 由上面的计算选取低压熔断器型号 RTO 400 额定短路电流 400A 7 57 5 电流互感器 电压互感器的选择电流互感器 电压互感器的选择 高压电网中 计量仪表的电流线圈和继电保护装置中断路器的电流线圈都是通过电 流互感器供电的 这样可以隔离高电压 有利于运行人员的安全 同时还可以使仪表及 继电器等制造标准化 根据电流互感器的选择项目 1 一次绕组的额定电压 2 一次侧的额定电流 一般要大于等于线路最大工作电源或线路变压器额定电流的 1 2 1 5 倍 型号 LMZB6 10 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 26 电压互感器是测量高压用的 其一次绕组与高压电路并联 额定电压与电路电压同 一等级 型号 JSJB 10 8 8 电气主接线电气主接线 8 8 1 1 电气主接线的意义及重要性电气主接线的意义及重要性 电气主接线主要是指在发电厂 变电所 电力系统中 为满足预定的功率传送和运 行等要求而设计的 表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路 电路中的 高压电气设备包括发电机 变压器 母线 断路器 隔离刀闸 线路等 它们的连接方 式对供电可靠性 运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用 一般在研究主接线方案 和运行方式时 为了清晰和方便 通常将三相电路图描绘成单线图 在绘制主接线全图 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 27 时 将互感器 避雷器 电容器 中性点设备以及载波通信用的通道加工元件 也称高 频阻波器 等也表示出来 对一个电厂而言 电气主接线在电厂设计时就根据机组容量 电厂规模及电厂在电力 系统中的地位等 从供电的可靠性 运行的灵活性和方便性 经济性 发展和扩建的可 能性等方面 经综合比较后确定 它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况 电气主接线又称电气一次接线图 电气主接线应满足以下几点要求 1 运行的可靠性 主接线系统应保证对用户供电的可靠性 特别是保证对重要负 荷的供电 2 运行的灵活性 主接线系统应能灵活地适应各种工作情况 特别是当一部分设 备检修或工作情况发生变化时 能够通过倒换开关的运行方式 做到调度灵活 不中断 向用户的供电 在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线 3 主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下 做到 经济合理 尽量减少占地面积 节省投资 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 28 8 28 2 电气主接线的设计电气主接线的设计 变电所直配供配电方式电力系统接线简图 一 设计要求 1 保证向用户供电的可靠性 2 保证电能质量 频率和电压符合要求 3 大型电厂的机组在分期投入过程中 应考虑逐年电力 电量平衡 二 设计原则 1 新机组效率较高 应保证安全满发 2 大中型电厂的电压等级不宜多于三级 3 电气参数 1 最小负荷与最大负荷之比 取 0 6 0 7 2 按不同企业 确定负荷率或最大负荷利用小时数 用以计算电量或电能损耗 以 便进行技术比较 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 29 3 35 千伏以下负荷的同时率取 0 85 0 9 对大型工矿企业则取 0 9 1 4 综合负荷功率因数取为 0 8 大型冶金企业取为 0 95 5 线损平均取为 0 05 有具体数值时 可采用实际值 对于电厂设计 首先应有任务书作为依据 一般给定电厂容量 机组台数 主要负荷性 质和要求 接入情况 其他资料 如燃料来源和发热量 供水 出灰 交通 环境污染 可利用场地 迁徙设施和居民等情况 均应充分掌握 才能进行设计 9 对于单元接线的发电机变压器组 如果设计师不考虑采用扩大单元或分裂低压绕组 的变压器 它的容量的台数就没有必要进行很多计算 均按发电机标准规范配套即可 在具有发电机电压母线的电厂和地区负荷很多的情况下 则要求选定两台或三台适当容 量的升压变压器 从设备简单 可靠性高的角度考虑 一般优先设置两台容量相同的升 压变压器 确定变压器容量的原则应以地区负荷最低时发电机的功率能全部送出 同时 考虑地区负荷最大时 允许系统倒送一部分功率 以保证全部用户的需要 变压器检修 可考虑与发电机检修同时进行 当一台变压器故障时 其余变压器允许过负荷并加强冷 却 保证送出 75 以上的电源功率 若设计的主接线由几个方案 其中变压器台数和容 量也不同时 应进行比较后才能确定 设计时 需要计算和考虑以下几个问题 1 电能损耗计算 2 计算综和造价的运行费 3 确定方案 三 技术经济比较 1 根据任务书 原始资料和数据 就可初步拟出几个主接线方案 其中包括发电机 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 30 变压器 母线的连接方式及电压等级 出线回数 厂用电高压部分等 出线一般由系统 设计单位提供 但需要研究配合 厂用电部分 如果在几个方案中是相同的 可不必列 出 只需记入综合造价和年运行费中 2 结合系统接线图 对提出的几个方案 将重点部分进行断路电流计算 以选定主 要断路器级母线设备等 并结合系统计算的要求 确定主变压器台数 容量和电压分接 头 然后对这几个方案作概率略分析 即对负荷 供电能力 事故情况下的影响 检修 维护 起停过程进行比较 并列出概算表 再从技术经济两方面进行考虑去掉一些比较 差的方案 保留 2 3 个比较好的方案 留作详细比较 在这过程中 初步提出的方案 考虑面可以宽些 不要让较好的方案在第一次被漏掉 3 对较好的 2 3 个方案 进行详细计算分析 包括短路电流补充计算 选出主要设 备 并计算全厂电气综合投资和运行费 进行技术经济比较 具体做法与确定变压器台 数容量是相同 只不过范围更广些 这里不再重复 四 可靠性计算 1 可靠性本身在理论上是概率问题 应用在发 输电方面的概念有 1 设备的可靠性 2 发电厂供给电力的可靠性 3 发电厂供给电量的可靠 性 2 供电线路的可靠性分析 3 串联设备的可靠性计算 4 并联设备的可靠性计算 9 9 导线截面的选择导线截面的选择 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 31 9 9 1 1 10KV10KV 侧导线的选择侧导线的选择 10kV 线路导线截面的选择应考虑线路所需的供电能力 电压损耗 网络结线等因素 外 基于规范 10kV 线路导线截面选择的要求 对于 10kV 线路导线截面的选择应尽量简 化以及标准化 通常每个单位选择 2 3 个等级 其中特别强调用户分 支线导线截面的 选择应与公用线路导线的选择同等考虑 通过导线选择的标准化有利于今后配网网络的 改造 10kV 线路导线截面主干线的通流容量应与变电站开关柜的通流容量相匹配 架空线 路主干线选用 LGJ 240mm2 或 LGJ 185 mm2 次干线选用 LGJ 150 mm2 或 LGJ 120 mm2 分支线选用 LGJ 70 mm2 架空绝缘导线截面选择与裸导线同等考虑 电缆线 路主干线干线选用 300 mm2 或 240 mm2 分线 150 mm2 支线一般用 70 mm2 当与电缆导线与架空导线配合使用 电缆导线截面比架空导线截面大一个 规格 根据需求 本设计选择母线 TMY 2 5 40 裸铜母线硬型 9 9 2 2 车间变电所进线的选择车间变电所进线的选择 低压配电线路导线应采用绝缘导线 淘汰裸导线及逐步淘汰麻皮导线 导线截面应 按中期规划 按照经济电流密度确定 并能满足末端电压的要求 电缆建议采用 四芯 交联聚乙烯绝缘带铠装保护的铜芯电力电缆 或 单芯 交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 32 绝缘水平为 1kV 架空主线宜采用铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆 BVV 铝芯线 建议采用铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆 BLVV 或铝芯橡皮绝缘氯丁线 BLXF 绝缘水平为 0 5kV 当电力电缆与架空线配合使用时 应考虑电力电缆线径比架空线线径 大一个等级 应根据各种类型导线的敷设适用条件进行导线的敷设 严禁将架空导线用电力电缆 的敷设方式敷设 常用低压配电线路导线适用条件导线类型 适用条件 YJV VV 系列 室内 外电缆沟道及管道固定敷设 电缆不能承受机械外力作用 不 能直埋敷设 单芯电缆不能穿入金属管中敷设 YJV22 VV22 系列 室内 外电缆沟道 管道及直埋壕沟固定敷设 电缆能承受机械外力作用 但不能承受大的拉力或冲击性的 压力 单芯电缆不能穿入金属管中敷设 BVV BLVV 系列 室内外明敷固定布线及挠性连 接电器 单芯电缆不能穿入金属管中敷设 BLXF 系列 室内外明敷固定布线 特别适用于 寒冷地区 单芯电缆不能穿入金属管中敷设 7 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 33 1010 防雷设计防雷设计 1010 1 1 防雷接地的理论基础防雷接地的理论基础 防雷接地技术在发电 供电 用电单位中处于极为重要的地位 是保证电网安全 可靠运行及生产和生活用电的关键技术 防雷接地技术的应用直接影响供用电的可靠性 供电的质量及用电设备的安全 并与社会的大生产和人民生命财产密切相关 1010 1 1 1 1 过电压的概念过电压的概念 过电压是指工频下交流电压均方根值升高 超过额定值的 10 并且持续时间大与 1 分钟的长时间电压变动现象 过电压的出现通常是负荷投切的结果 例如 切断某一大 容量负荷或向电容器组增能 无功补偿过剩导致的过电压 电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高 属于电力系统中的一种 电磁扰动现象 电工设备的绝缘长期耐受着工作电压 同时还必须能够承受一定幅度的 过电压 这样才能保证电力系统安全可靠地运行 研究各种过电压的起因 预测其幅值 并采取措施加以限制 是确定电力系统绝缘配合的前提 对于电工设备制造和电力系统 运行都具有重要意义 过电压分外过电压和内过电压两大类 外过电压 又称雷电过电压 大气过电压 由大气中的雷云对地面放电而引起的 分 直击雷过电压和感应雷过电压两种 雷电过电压的持续时间约为几十微秒 具有脉冲的 特性 故常称为雷电冲击波 直击雷过电压 武汉工程大学毕业设计 论文 说明书 34 是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压 雷闪击中带电的导体 如架空输 电线路导线