某10KV降压变电所毕业设计(有相关cad图)

毕业论文 摘要 电能是现代工业生产的主要能源和动力 随着现代文明的发展与进步 社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求 工厂 供电系统的核心部分是变电所 因此 设计和建造一个安全 经济的变 电所 是极为重要的 此工厂供电设计包括 负荷的计算及无功功率的 补偿 变电所主变压器台数和容量 型式的确定 变电所主接线方案的 选择 进出线的选择 短路计算和开关设备的选择 二次回路方案的确 定及继电器保护的选择和整定 防雷保护与接地装置的设计 车间配电 线路布线方案的确定 线路导线及其配电设备和保护设备的选择 以及 电气照明的设计 还有电路图的绘制 关键词 电能 变电所 变压器 继电器 接地装置 毕业论文 I ABSTRACT Electric energy is the main energy and dynamism of modern industry production With development and progress of modern civilization social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live The system nucleus of factory supplies power is transformer It is very important to design and build one safe economical substation This factory supplies power and designs including Calculation of load and compensation of the inactive power Transformer substation main voltage transformer platform count and capacity sureness of pattern Mainly wire the choice of the scheme in the transformer substation Pass in and out the choice of the thread Choice of shorting out and calculating and switchgear Two return circuit sureness and choice that relay protect of scheme exactly make Defend the thunder and protect the design with the earth device The workshop distribution line connects up the sureness of the scheme Circuit wire and distribution equipment and protecting the choice of the equipment And the electric design that lighted there is drawing of circuit diagram Keyword Electricenergy Substation Transformer Tnterruptor The design with the earth device 毕业论文 II 目录目录 前言 1 1 原始资料及设计任务 2 1 1 基础资料 2 2 变电所所址的选择 4 2 1 变电所简介 4 2 2 变电所选址 4 3 负荷统计及无功补偿计算 5 3 1 负荷等级划分 5 3 2 电力负荷计算 6 3 3 无功补偿计算 10 4 变电所主变压器台数和容量的确定 11 4 1 变压器的分类及型号 11 4 2 变电所变压器的台数和容量的选择 12 5 变电所主接线的选择 14 5 1 主结线的基本要求 14 5 2 变电所的主结线方式 16 6 短路电流计算 18 6 1 短路电流的基本概念 18 6 2 短路计算的常用公式 19 6 3 本设计短路电流的计算 21 7 电气设备选择 25 7 1 电气设备选择的原则 25 毕业论文 III 7 2 母线的选择 26 7 3 仪用互感器选择 26 7 4 本变电所电气设备选择 27 8 变电所的布置与结构 30 8 1 变电所总体布置方案的设计原则与一般要求 31 8 2 变电所的总体布局 31 8 3 总配变电所的有关结构尺寸 32 9 二次回路设计及继电保护的整定计算 33 9 1 变配电所二次回路设备的选择 33 9 2 继电保护和自动装置 36 10 防雷保护与接地保护 40 10 1 防雷保护 40 10 2 接地保护 43 结论 57 致谢 58 参考文献 59 毕业论文 前言前言 毕业设计 是由学生独立完成的一项综合性 创造性 设计性的大型 作业 也是培养大学生实践能力 创新能力 培养应用型工程技术人才 的最重要的实践教学环节 在提高学生综合实践的能力 奠定从事科研 的基础 以及增强学生综合素质等方面 具有不可替代的作用 通过实习和毕业设计把我们所学的理论知识以及实际动手综合起来 这样不但达到了对实际理论知识 温故而知新 的目的 而且也达到了 由理论到实践 由实践到理论的有机结合 下面 我们对全厂 10kV 总 配变电所及配电系统进行设计 本设计说明书共分 10 章 按照供配电设计程序安排章节的顺序 并 根据安全 经济 可靠 灵活的主导思想来设计 主要内容有 原始资 料 变电所所址的选择 负荷计算 无功补偿 主变压器的选择 主接 线设计与短路电流计算 电气设备的选择 变电所布置与结构 及继电 保护选择整定 防雷保护与接地保护等 由于我的水平有限设计中难免会有疏忽或错误之处 请各位老师批 评指正 毕业论文 1 原始资料及设计任务原始资料及设计任务 1 11 1 基础数据基础数据 1 1 11 1 1 生产任务及车间组成生产任务及车间组成 1 车间组成及布置 纺织厂产品是全国人民生活必需品 在国民经济中占有重要地位 其用电部分是整个厂的动力之源 乃是重中之重 设有一个生产主厂房 其中有原液车间 纺炼车间 排毒车间 其 他车间等生产车间 除上述车间外 还有辅助车间及其它设施 详见本 厂总平面布置图 1 1 21 1 2 设计依据设计依据 1 工厂总平面布置图 2 供用电协议 工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下 本厂可由东南方 19 公里处的城北变电所 110 38 5 11kV 50MVA 变压器供电 供电电压可任选 另外 与本厂相 距 5 公里处的其他工厂可以引入 10kV 线路做备用电源 但容量只能满足 本厂负荷的 30 重要负荷 平时不准 该变电所 10 千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为 1 5 秒 要求配电所不大于 1 0 秒 在总配电所 10 千伏侧计量 功率因子应在 0 9 以上 配电系统技术数据 毕业论文 电费制度 按两部制电费计算 变压器安装容量为每 1kVA 为 15 元 月 动力电费为 0 3 元 kWh 照明电费为 0 55 元 kW h 图 II 0 3 配电系统 1 1 31 1 3 本厂负荷性质本厂负荷性质 多数车间为三班制 少数车间为一班或两班制 全年为 300 个 工作日 年最大负荷利用小时数为 6400 小时 属于二级负荷 全厂总平面布置图 毕业论文 2 2 变电所所址的选择变电所所址的选择 2 12 1 变电所简介变电所简介 1 为使变电所设计做到保障人身安全 供电可靠 技术先进 经济合 理和维护方便 确保设计质量 制订本规范 2 本规范适用于交流电压 10kV 及以下新建 扩建或改建工程的变电 所设计 3 变电所设计应根据工程特点 规模和发展规划 正确处理近期建设 和远期发展的关系 远近结合 以近期为主 适当考虑发展的可能 4 变电所设计应根据负荷性质 用电容量 工程特点 所址环境 地 区供电条件和节约电能等因素 合理确定设计方案 5 变电所设计采用的设备和器材 应符合国家或行业的产品技术标 准 并应优先选用技术先进 经济适用和节能的成套设备和定型产品 不得采用淘汰产品 6 10kV 及以下变电所的设计 除应执行本规范的规定外 尚应符合 国家现行的有关设计标准和规范的规定 2 22 2 变电所选址变电所选址 1 尽量靠近负荷中心 特别是对车间变电所所址靠近负荷中心 可 以降低配电系统的电能损耗 电压损耗和有色金属的消耗量 2 进出线方便 3 尽量靠近电源侧 4 尽量不设在多尘或有腐蚀性气体的场所 如无法远离时 应设在 濡染源的上风侧 5 尽量不设在有剧烈震动的场所 6 尽量不设在低洼积水场所及其下方 7 交通运输方便 毕业论文 8 应远离有易燃易爆危险的场所 9 不占或少占农田 具有适宜的地质条件 10 具有生产生活用水的可靠水源 11 适当考虑职工生活上的方便 12 应尽量临近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一 起 以节约建筑费用 13 不应妨碍工厂或车间的发展 并应适当考虑今后扩建的可能 根据本厂的实际情况 本厂可由东南方 19 公里处的城北变电所 110 38 5 11kV 50MVA 变压器供电 3 3 负荷统计及无功补偿计算负荷统计及无功补偿计算 3 13 1 负荷等级划分负荷等级划分 由于建筑物用电设备多 负荷大 对供电的可靠性要求很高 因此 应准确划分负荷的等级 做到安全供电 节约投资 而划分负荷等级的 原则是 一要看建筑物类别 二要看负荷的性质 按照 电力工程设计 手册 对负荷等级的划分标准是 1 一级负荷 中断供电将造成人员伤亡者 中断供电将造成重大政治影响者 中断供电将造成重大经济损失者 中断供电将造成公共场所的秩序严重混乱者 2 二级负荷 中断供电将造成较大政治影响者 中断供电将造成较大经济损失者 中断供电将造成公共场所秩序混乱者 毕业论文 3 三级负荷 凡不属一级和二级负荷者 而本设计作为对国民经济有重要作用 的纺织厂总配变电所 属于二级负荷 3 23 2 电力负荷计算电力负荷计算 3 2 13 2 1 计算负荷的方法及适用范围计算负荷的方法及适用范围 1 需要系数法 其计算公式为 P30 KdPn 其适用范围 当用电设备台数较多 各台设备容量相差不太悬殊时 特别在确定的建筑物时 宜于采用 单个用电设备组 Q30 P30tan S30 P30 cos I30 S30 UN 3 1 3 多个用电设备组 P30 K P P30i Q30 K q Q30i S30 2 30 2 30 QP I30 S30 UN 3 2 3 式中 P30 Q30 S30 该用电设备组的有功 无功 视在功率计算负 荷 Pe 设备组或单个的设备容量 kW UN 设备额定电压 kV Kd 需要系数 K p K q 有功和无功负荷同时系数 P30i Q30i 各设备组的有功和无功计算负荷 i 为任一组数 毕业论文 2 二项式法 计算公式如下 单个用电设备组 P30 bpe cPX Q30 P30tan S30 P30 cos I30 S30 UN 3 3 3 多个用电设备组 P30 Bpe i Cpx max Q30 bPetan i Cpx maxtan max S30 2 30 2 30 QP I30 S30 UN 3 4 3 式中 Pe 设备组的设备容量 kW Px 设备组中容量最大的 X 台设备容量 Cpx max 各组 Cpx中最大的一组 Cpx UN 设备额定电压 kV b c 二项式系数 适用范围 当用电设备台数较少 有的设备容量相差悬殊时 特别 在确定干线和分支线的计算负荷时 宜于使用 此外 还有利用系数法 制动功率法 计算系数法等负荷计算方法 根据上述各种方法的适用范围 并结合纺织厂的生产生活情况和原 始资料 我们选用需用系数法初步估算本设计的计算负荷 3 2 23 2 2 本设计负荷计算本设计负荷计算 序号车间设备名称 安装容量 kW Kdtan 毕业论文 纺炼车间 纺丝机 1800 800 78 筒绞机 620 750 75 烘干机 780 751 02 脱水机 200 600 80 通风机 2000 700 75 淋洗机 140 750 78 变频机 9000 800 70 1 传送机 420 800 70 2 原液车间照明 10400 750 70 3 酸站照明 2600 650 70 4 锅炉房照明 3200 750 75 5 排毒车间照明 1600 700 60 6 其他车间照明 2400 700 75 1 纺丝机的负荷计算 0 8 180 144 kW ex PKP30 144 0 8 115 2 kvar tgPQ 3030 144 0 8 180 kVA cos 3030 PS 2 筒绞机的负荷计算 0 75 62 46 5 kW ex PKP30 46 0 75 34 87 kvar tgPQ 3030 46 5 0 8 58 13 kVA cos 3030 PS 3 烘干机的负荷计算 0 75 78 58 5 kW ex PKP30 58 5 1 02 59 7kvar tgPQ 3030 58 5 0 8 73 13 kVA cos 3030 PS 4 脱水机的负荷计算 毕业论文 0 6 20 12 kW ex PKP30 12 0 8 9 6 kvar tgPQ 3030 12 0 6 7 kVA cos 3030 PS 5 通风机的负荷计算 0 7 200 140 kW ex PKP30 140 0 75 105 kvar tgPQ 3030 140 0 85 146 7 kVA cos 3030 PS 6 淋洗机的负荷计算 0 75 14 10 5 kW ex PKP30 10 5 0 78 8 2 kvar tgPQ 3030 10 5 0 6 6 3 kVA cos 3030 PS 7 变频机的负荷计算 0 8 900 720 kW ex PKP 30 0 7 720 504 kvar tgPQ 3030 720 0 6 1200kVA cos 3030 PS 8 原液车间照明的负荷计算 0 75 1040 780 kW ex PKP 30 780 0 7 546 kvar tgPQ 3030 780 0 8 624 kVA cos 3030 PS 9 酸站照明的负荷计算 0 65 260 169 kW ex PKP 30 0 7 169 118 3 kvar tgPQ 3030 169 0 8 211kVA cos 3030 PS 10 锅炉房照明的负荷计算 0 75 320 240 kW ex PKP 30 240 0 75 180kvar tgPQ 3030 180 0 65 277 kVA cos 3030 PS 毕业论文 11 排毒车间照明的负荷计算 0 75 160 112 kW ex PKP 30 112 0 6 67 2 kvar tgPQ 3030 112 0 8 140 kVA cos 3030 PS 12 其他车间照明的负荷计算 0 7 240 168 kW ex PKP 30 168 0 7 126 kvar tgPQ 3030 168 0 8 210 kVA cos 3030 PS 对纺织厂的所有车间负荷计算完毕 当已求出各设备或各单位的有功和无功计算负荷后 并求其总的计 算负荷 考虑各车间的同时系数后的计算负荷 2600 kW iip PPKP 303030 9 0 1874 kvar iiq QQKQ 303030 95 0 2346 kVA 222 30 2 3030 18742600 QPS 其中 0 9 0 95 从西北电力设计院 电力工程设计手册 p K q Q M 中国电力出版社 3 3 无功补偿计算 无功补偿计算就是把无功功率因数由 cos 1提高到 cos 2时需要补 偿的无功功率补偿容量 kvar 无功补偿计算按下式计算 主变压器二次侧的计算 对变电所 变压器的损耗 0 02 2346 46 9kW 30 02 0 SPT 0 1 2346 234 6 kvar 30 1 0 SQT 考虑变压器损耗后的计算负荷 46 9 2600 2646 9 kW 30 P 234 6 1874 2108 6kvar 30 Q 毕业论文 2945kVA 222 30 2 3030 6 2108 9 2646 QPS 2646 2945 0 88 cos 今补偿到 0 9 所需电容器容量为 1548kvar 9 0cos88 0 0cos 9 2646 11 tgtgQc 纺织厂的总计算负荷为 2646 9 kW 30 P 2105 6 1548 560 4 kvar 30 Q 2754 kVA 22 30 4 5609 2646 S 变电所的计算电流及各车间的计算电流如下 变电所 1130 A N USI3 3030 480 A N USI3 1 30 1 30 480 A N USI3 2 30 2 30 100 A N USI3 3 30 3 30 24 A N USI3 4 30 4 30 250 A N USI3 5 30 5 30 18 A N USI3 6 30 6 30 30 A N USI3 7 30 7 30 4 4 变电所主变压器台数和容量的确定变电所主变压器台数和容量的确定 4 14 1 变压器的分类及型号变压器的分类及型号 变压器的分类 1 按冷却方式分类 有自然冷式 风冷式 水冷式 强迫油循环风 水 冷方式 及水内冷式等 2 按防潮方式分类 开放式变压器 灌封式变压器 密封式变压器 毕业论文 3 按铁芯或线圈结构分类 芯式变压器 插片铁芯 C 型铁芯 铁 氧体铁芯 壳式变压器 插片铁芯 C 型铁芯 铁氧体铁芯 环型 变压器 金属箔变压器 辐射式变压器等 4 按电源相数分类 单相变压器 三相变压器 多相变压器 5 按用途分类 有电力变压器 特种变压器 电炉变 整流变 工 频试验变压器 调压器 矿用变 音频变压器 中频变压器 高频变压 器 冲击变压器 仪用变压器 电子变压器 电抗器 互感器等 6 按冷却介质分类 有干式变压器 液 油 浸变压器及充气变压 器等 7 按线圈数量分类 有自耦变压器 双绕组 三绕组 多绕组变压 器等 8 按导电材质分类 有铜线变压器 铝线变压器及半铜半铝 超导 等变压器 9 按调压方式分类 可分为无励磁调压变压器 有载调压变压器 10 按中性点绝缘水平分类 有全绝缘变压器 半绝缘 分级绝缘 变压器 4 24 2 变电所变压器台数和容量的选择变电所变压器台数和容量的选择 4 2 14 2 1 变压器台数的选择变压器台数的选择 确定变压器的台数应考虑 1 对大城市郊区的一次变电站 在中 低压侧已构成环网的情况下 变电站以装设两台主变压器为宜 2 对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站 在设计时应 考虑装设三台主变压器的可能性 3 对于规划只装设两台主变压器的变电站 其变压器基础宜按大于 变压器容量的 1 2 级设计 以便负荷发展时 更换变压器的容量 毕业论文 一般情况下 当 SN S30时 选一台变压器 当 SN 0 7S30 SN T S30 0时 选用两台变压器 其中 SN T为单台主变压器容量 S30为 变电所总的计算负荷 S30 为变电所一 二级负荷的计算负荷 拥 有两台或多台变压器的变电所 各台变压器通常采取分别运行 如果采 取并列运行时 应满足 变压比相同 联接组别相同 短路电压相同等 容量差别不宜过大 4 2 24 2 2 变压器容量的选择变压器容量的选择 选择变压器容量应考虑的条件 1 主变压器容量一般按变电站建成后 5 10 年的规划负荷选择 并 适当考虑远期 10 20 年的负荷发展 对于城郊变电站 主变压器容量应 与城市规划相结合 2 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量 对于有重负荷的变电站 应考虑当一台主变压器停运时 其余变压器容 量在计及过负荷能力后的允许时间内 应保证用户的一级和二级负荷 对一般性变电站 当一台主变压器停运时 其余变压器容量应能保证全 部负荷的 70 80 3 同级电网的单台降压变压器容量的级别不宜太多 应从全网出发 推行系列化 标准化 正确选择变压器的容量十分重要 若变压器的容量选择的过小 会 使变压器经常处于超载状态 这样易烧毁变压器 反之 若变压器的容 量选择的太大 一方面增加自身设备的投资 另一方面变压器得不到充 分利用 造成效率因子降低 线路损耗和变压器本身损耗变大 通常 变压器容量可按下式估算 S S动 SM 4 1 其中 S动是动力设备所需的总容量 SM是其它低压用户的总容量 S动 KN Pn cos kVA 4 2 式中 Pn 单个用电设备电动机名牌上的额定功率 kW 毕业论文 Pn 各台用电设备的电动机额定功率的总和 用电设备电动机的平均效率 cos 用电设备电动机的平均功率因子 Kn 需要系数 选择变压器容量时 还应注意 一般电动机的启动电流是额定电流 的4 7 倍 变压器应能承受这种冲击 直接启动的电动机中最大的一台 容量 一般不宜超过变压器容量的 30 左右 5 5 变电所主接线的选择变电所主接线的选择 5 15 1 主接线设计的基本要求主接线设计的基本要求 1 配电所 变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接 线 当供电连续性要求很高时 高压母线可采用分段单母线带旁路母线 或双母线的接线 2 配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开 关 当无继电保护和自动装置要求 且出线回路少无需带负荷操作时 可采用隔离开关或隔离触头 3 从总配电所以放射式向分配电所供电时 该分配电所的电源进线 开关宜采用隔离开关或隔离触头 当分配电所需要带负荷操作或继电保 护 自动装置有要求时 应采用断路器 4 配电所的 10kV 或 6kV 非专用电源线的进线侧 应装设带保护的 毕业论文 开关设备 5 10kV 或 6kV 母线的分段处宜装设断路器 当不需带负荷操作且 无继电保护和自动装置要求时 可装设隔离开关或隔离触头 6 两配电所之间的联络线 应在供电侧的配电所装设断路器 另侧装 设隔离开关或负荷开关 当两侧的供电可能性相同时 应在两侧均装设断路 器 7 配电所的引出线宜装设断路器 当满足继电保护和操作要求时 可 装设带熔断器的负荷开关 8 向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时 应 采用具有频繁操作性能的断路器 9 10kV 或 6kV 固定式配电装置的出线侧 在架空出线回路或有反 馈可能的电缆出线回路中 应装设线路隔离开关 10 采用 10kV 或 6kV 熔断器负荷开关固定式配电装置时 应在电源 侧装设隔离开关 11 接在母线上的避雷器和电压互感器 宜合用一组隔离开关 配 电所 变电所架空进 出线上的避雷器回路中 可不装设隔离开关 12 由地区电网供电的配电所电源进线处 宜装设供计费用的专用电 压 电流互感器 13 变压器一次侧开关的装设 应符合下列规定 一 以树干式供电时 应装设带保护的开关设备或跌落式熔断器 二 以放射式供电时 宜装设隔离开关或负荷开关 当变压器在本配 电所内时 可不装设开关 变压器二次侧电压为 10kV 或 6kV 的总开关 可采用隔离开关或隔离触头 当属下列情况之一时 应采用断路器 一 出线回路较多 二 有并列运行要求 三 有继电保护和自动装置要求 变压器低压侧电压为的总开关 宜采用 低压断路器或隔离开关 当有继电保护或自动切换电源要求时 低压侧总开 毕业论文 关和母线分段开关均应采用低压断路器 14 当低压母线为双电源 变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压 断路器时 在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧 宜装设刀开关或隔离 触头 5 25 2 变电所的主接线方式变电所的主接线方式 变电所的主接线是由各种电气设备及其连接线组成 用以接受和分 配电能 是供电系统的组成部分 它与电源回路数 电压和负荷的大小 级别以及变压器的台数 容量等因素有关 所以变电所的主接线有多种 形式 确定变电所的主接线对变电所电气设备的选择 配电装置的配置 及运行的可靠性等都有密切的关系 是变电所设计的重要任务之一 1 线路 变压器接线 当供电电源只有一回路 变电所装设单台变压器时 宜采用线路 变压器组接线 如图 4 1 所示 变电所的变压器的高压侧可以装设隔离开关 QS 高压跌落式熔断器 FU 或高压断路器 QF 受电 装设哪种设备合适视具体情况而定 线路 变压器组接线方式的优点是接线简单 使用的设备少 基 建投资省 缺点是供电可靠性低 当主接线中任一设备发生故障或检修 时 全部负荷都将停电 所以 这种接线方式多用于仅有二 三级负荷 的变电所 如大型企业的车间变电所和小型用电单位的 10KV 变电所等 毕业论文 图 5 1 线路变压器组结线 2 桥式接线 为了保证对一 二级负荷进行可靠供电 在企业变电所中广泛采用 有两回路电源受电和装设两台变压器的桥式主接线 桥式接线分为内桥 外桥和全桥三种 其接线如图 4 2 所示 图 5 2 桥式结线 图中 WL1和 WL2为两回电源线路 经过断路器 QF1和 QF2分别接至变 毕业论文 压器 T1和 T2的高压侧 向变电所送电 断路器 QF3犹如桥一样将两回线 路联在一起 由于断路器 QF3可能位于线路断路器 QF1 QF2的内侧或外 侧 故又分为内桥和外桥接线 3 单母线分段式结线 母线采用断路器分段比用隔离开关操作方便 运行灵活 可实现自 动切换以提高供电的可靠性 一般只在出线较少 供电可靠性要求不高 时为了经济才采用隔离开关作为母线的联络开关 单母线分段比双母线所用设备少 系统简单 经济 操作安全 4 双母线结线 变电所每回进 出线通过隔离开关可以接在任何一段母线上 两母 线之间用断路器联络 因此不论那一段与母线同时发生故障 都不影响 对用户的供电 故可靠性高 运行灵活 缺点是设备投资多 结线复杂 操作安全性较差 这种结线主要用与负荷容量大 可靠性要求高 进 出线回路多的重要变电所 6 6 短路电流计算短路电流计算 6 16 1 短路电流的基本概念短路电流的基本概念 在供电系统中 出现次数比较多的严重事故是短路 所谓短路是指 供电系统中一切不正常的相或相与地 中性点接地系统 在电气上被短 接 6 1 16 1 1 短路的原因及类型短路的原因及类型 国民经济各部门的正常生产及人民的正常生活要求供电系统保匠 持续 安全 可靠地运行 但是由是由于各种原因 系统会经常地出现故障 使正常运行状态遭到破坏 短路是系统常见的严重故障 所谓短路 就是系统中各种类型不正 常的相与相之间或相与地之间的短接 系统发生短路的原因很多 主要 毕业论文 有 1 电气设备 元件的损坏 如 设备绝缘部分自然老化或设备本身 有缺陷 正常运行时被击穿短路 以及设计 安装 维护不当所造成的 设备缺陷最终发展成短路等 2 自然的原因 如 气候恶劣 由于大风 低温导线覆冰引起架空 线倒杆断线 因遭受直击雷或雷电感应 设备过电压 绝缘被击穿等 3 人为事故 如 工作人员违反操作规程带负荷拉闸 造成相间弧 光短路 违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸 造成金屑性短路 人 为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物进入带电设备内形成 短路事故等等 6 1 26 1 2 短路的危害短路的危害 发生短路时 由于系统中总阻抗大大减小 因而短路电流可能达到 很大的数值 强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备遭 到破坏 短路点的电弧可能烧毁电气设备 短路点附近的电压显著降低 使供电受到严重影响或被迫中断 若在发电厂附近发生短路 还可能使 全电力系统运行接裂 引起严重后果 不对称接地短路所造成的零序电 流 会在邻近的通讯线路内产生感应电势 干扰通讯 亦可能危及人身 和设备的安全 短路种 类 示意图代表符 号 性质 三相短 路 K 3 三相同时在一点短 接 属于对称短路 两相 短路 K 2 两相同时在一点短 接 属于不对称短 路 毕业论文 两相接 地短路 K 1 1 在中性点直接接地 系统中 两相在不 同地点与的短接 单相接 地短路 K 1 在中性点接地系统 中 一相与地短接 表 6 1 短路的种类 6 26 2 短路计算的常用公式短路计算的常用公式 电力系统阻抗 6 1 OCS SUX 2 0 线路阻抗 6 2 LXX LRR WL WL 0 0 变压器阻抗 6 3 N K T N KT SU U X S U PR 100 0 0 2 0 2 0 三相短路电流 高压侧 6 4 3 3 3 3 3 3 3 0 3 51 1 55 2 3 II Ii III Z U I sh sh K K 低压侧 毕业论文 3 3 3 3 09 1 84 1 II Ii sh sh 三相短路容量 6 5 0 3 3USK 3 K I 高压侧 6 6 3 3 3 3 3 3 3 0 3 51 1 55 2 3 II Ii III Z U I sh sh K K 低压侧 3 3 3 3 09 1 84 1 II Ii sh sh 三相短路容量 6 7 0 3 3USK 3 K I 6 36 3 本设计短路电流的计算本设计短路电流的计算 短路电流按正常运行方式下采用奥姆法进行短路电流计算 如图 6 1 短路电流计算图 毕业论文 图 6 1 短路电流计算图 表 6 2 变电所 35kV 母线短路数据 运行方式电源 35kV 短路容量说明 系统最大运行方式MVASd1500 3 max 系统最小运行方式MVASd350 3 min 系统为无限大容量 6 3 16 3 1 求求点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量 10 5kV 1 d 1c U 一 系统最大运行方式下 1 计算短路电流中各组件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 8 187 0 59 OCc SUx 2 11 2 5 10 架空线路的电抗 0 38 0 5 0 19 lxx 02 其中0 38 是由吴希再 电力工程 M 华中科技大学出版 0 x 社 2004 中查到 总电抗 0 59 0 19 0 78 211 xxx d 2 计算点的三相短路电流和短路容量和短路容量 1 d 三相短路电流周期分量有效值 10 5 0 78 7 8kA 11 3 1 3 dcd xUI 3 三相次瞬时短路电流和短路稳态电流 7 8kA 3 1 3 3 d III 三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值 2 55 7 8 1909kA 3 3 55 2 Iish 1 51 7 8 11 8kA 3 3 51 1 IIsh 三相短路容量 10 5 7 8 142MVA 3 11 3 1 3 dcd IUS 3 二 系统最小运行方式下 毕业论文 1 计算短路电路中各组件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 107 1 03 2 3 1 2 11 5 10 dc IUx 架空线路的电抗 0 38 0 5 0 19 lxx 01 总电抗 1 03 0 19 1 22 211 xxx d 2 计算点的三相短路电流和短路容量 1 d 三相短路电流周期分量有效值 10 5 1 22 5kA 3 11 3 1dcd xUI 3 三相次瞬时短路电流和短路稳定电流 5kA 3 1 3 3 d III 三相短路冲击电流及第一周期短路全电流有效值 2 55 5 12 75kA 3 3 55 2 Iish 1 51 5 7 55kA 3 3 51 1 IIsh 三相短路容量 MVAIUS dcd 9 905 5 1033 3 11 3 1 6 3 26 3 2 求求点的三相短路电流和短路容量点的三相短路电流和短路容量 2 dKVUc4 0 2 一 系统最大运行方式下 1 计算短路电流中各组件的电抗及总电抗 电力系统的电抗 322 21 109 0187 4 0 occ SUx 架空线路 322 02 103 0 5 10 4 0 5 038 0 5 10 4 0 lxx 电力变压器 3 22 2 3 10 3 20 315 4 0 100 4 100 N ck S UU x 总电抗 毕业论文 3 3212 10 5 21xxxx d 2 计算点的三相短路电流和短路容量 2 d 三相短路电流周期分量有效值 kAxUI dcd 7 10 10 5 213 4 0 3 3 22 3 2 三相次瞬时短路电流及短路稳态电流 kAIII d 7 10 3 2 3 3 三相短路冲击电流及电流第一周期短路全电流 1 84 10 7 19 7kA 3 3 81 1 IIsh kAIIsh 7 11 7 1009 1 09 1 3 3 三相短路容量 7 4MVA 7 104 033 3 22 3 2 dcd IUS 二 系统最小运行方式下 1 计算短路电流中各组件的电抗及总电抗 电力系统 322 21 105 1107 4 0 occ SUx 架空线路 32 02 103 0 5 10 4 0 lxx 电力变压器 3 22 2 3 10 3 20 315 4 0 100 4 100 n ck S UU x 总电抗 3 3212 10 1 22xxxx d 2 计算点的三相短路电流和短路容量 2 d 三相短路电流周期分量有效值 kAxUI dcd 4 10 10 1 223 4 03 3 22 3 2 三相次瞬时短路电流及短路容量 kAIII d 4 10 3 2 3 3 三相短路冲击电流及第一周期短路全电流 毕业论文 kAIish1984 1 3 3 kAIIsh 3 1109 1 3 3 三相短路容量 MVAIUS dcd 2 7 4 104 033 3 22 3 2 计算结果如下表 6 3 所示 表 6 3 纺织厂 10kV 变配电所短路电流计算结果 系统最大运行方式下 k 3 d I V kV 3 I kV 3 I kV 3 sh i kV 3 sh I MVA 3 d S 点短 1 d 路 7 87 87 819 911 8142 点短 2 d 路 10 710 710 719 711 77 4 系统最小运行方式下 点短 1 d 路 55512 757 5590 9 点短 2 d 路 10 410 410 41911 37 2 7 7 电气设备选择电气设备选择 变点所的电气设备种类很多 目的是使所采用的电气设备无论在正 常情况或故障情况下均能安全 可靠地工作和经济合理地运行 毕业论文 7 17 1 电气设备选择的原则电气设备选择的原则 供配电系统中的电气设备的选择 既要满足在正常工作时能安全可靠运 行 同时还要满足在发生短路故障时不至产生损坏 开关电器还必须具 有足够的断流能力 并适应所处的位置 户内或户外 环境温度 海拔 高度 以及防尘 防火 防腐 防爆等环境条件 电气设备选择的一般原则主要有以下几条 1 按工作环境及正常工作条件选择电气设备 1 根据设备所在位置 户内或户外 使用环境和工作条件 选择电 气设备型号 2 按工作电压选择电气设备的额定电压 3 按最大负荷电流选择电气设备的额定电流 电气设备的额定电流 IN 应不小于实际通过它的最大负荷电流 Imax 或计算电流 Ij 即 IN Imax 或 IN Ij 7 1 2 按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定 为保证电气设备在短路故障时不至损坏 按最大可能的短路电流校 验电气设备的动稳定和热稳定 动稳定 电气设备在冲击短路屯流所产 生的电动力作用下 电气设备不至损坏 热稳定 电气设备载流导体在 最大隐态短路屯流作用下 其发热温度不超过载流导体短时的允许发热 温度 3 开关电器断流能力校验 断路器和熔断器等电气设备担负着可靠切断短路电流的任务 所以 开关电器还必须校验断流能力 开关设备的断流容量不小于安装地点最 大三相短路容量 7 27 2 母线的选择母线的选择 毕业论文 1 材料及形状的选择 母线有铜 铝 钢等 铜的导线电率高 抗腐蚀 铝质轻 价廉 在选择母线材料时 应遵循 以铝代铜 的技术政策 2 母线截面积的选择 变电所汇流母线截面 一般按长时最大工作电流选 用电流条件校 验其动 热稳定性 但对平均负荷较大的母线则按经济电流密度选 7 37 3 仪用互感器选择仪用互感器选择 电流互感器按使用地点 电网电压与长期最大负荷电流来选择 并按短 路条件校验动 热稳定性 此外还应根据二次设备要求选择电流互感器 的精确等级 并按二次阻抗对精确等级进行校验 1 额定电压应大于或等于电网电压 2 原边额定电流应大于或等于 1 2 1 5 倍的长时最大工作电流 即 I1n 1 2 1 5 I arm 7 3 3 电流互感器的精确等级应于二次设备的要求相适应 本设计中选用电流互感器的型号为 LQJ 10 0 5 1 400 型电流互感器 7 47 4 本变电所电气设备选择本变电所电气设备选择 根据第五节短路计算结果按正常工作条件选择和按短路情况校验确 定的变配电所的高低压电气设备如下 7 4 17 4 1 高压电气设备选择高压电气设备选择 1 高压开关柜的选择 选用 GG 1A 型开关柜 12 台 分别是 GG 1A 的进线及计量柜两台 GG 1A 54 的电压测量及避雷器柜两台 GG 1A 11 的联络柜和 GG 1A 07 毕业论文 的变压器柜各三台 GG 1A 119 的联络柜一台 它由 LMY 3 120 10 型的主母线排联结起来 详细内容可看总供电系统图 此高压关柜为 成套配电装置 组装前已经做过元件的配套校验 柜中主要电气设备的 选择如下 2 断路器 隔离开关选择 该厂总负荷1879 8kVA 10kV 馈线共两条 两条线路的工作电流 30 S 为 AI 3 54 103 2 8 1879 30 继电保护动作时间 1 5s b t 断路器断路时间 0 2s fd t 短路电流通过的时间 t 1 7s fdb tt 短路电流周期分量假想时间 1 75s i t 从表 7 1 可知短路时 通过 10kV 进线的 开关电气设备的电流最 1 d 大 按点短路进行选择如下表 1 d 表 7 1 计算数据SN8 10 600 工作电压 kVUg10额定电压 kVUe10 工作电流 AIg54 3额定电流 AIe200 短路电流 kAIz7 8额定断开电流 kAIdn11 6 冲击短路电流 kAich19 9动稳态电流 max kAi33 75 1 8 7 22 j tI106 5 2 6 11 22 tIt269 结论合格 所以选择 SN8 10 600 型的高压断路器 表 7 2 计算数据GW1 10 400 工作电压 kVUg10额定电压 kVUe10 毕业论文 工作电流 AIg54 3额定电流 AIe600 冲击短路电流 kAich19 9动稳态电流 max kAi21 结论合格 所以选择 GW1 10 400 型隔离开关 3 电流互感器的选择 由计算数据选用 LQJ 10 0 5 1 400 型电流互感器 0 5 级铁芯 其 计算数据与电流互感器参数如下 表 7 3 计算数据SN8 10 600 工作电压 kVUg10额定电压 kVUe10 工作电流 AIg54 3额定电流 AIe400 冲击短路电流 kAich19 9 4 02225 2 1 ed IK12 7 75 1 8 7 22 j tI106 5 1 4 075 22 1 tIK et 900 结论合格 根据就算数据 电压互感器 高压熔断器分别选用 LDZ 10 0 1 型高 压互感器 RN2 10 0 5 型高压熔断器 7 4 27 4 2 低压馈电线路设备选择低压馈电线路设备选择 380V 采用单母线分段的结线方式 选用 GCS 型的低压抽屉式配电屏 进行配电 分别是 GCS 04E 的进线柜两台 GCS 04G 进线柜一台 GCS 10A 的动力配电柜两台 GCS 06B 的动力配电柜两台 GCS 11C 的动力配电柜 十台 GCS 11B 的动力配电柜两台 共计二十二台 柜体尺寸为 160mm 高 560mm 宽 410mm 深 由 LMY 40 40 型的母线联络 起来 此配电柜为成套配电装置 组装前已做过元件的配套校验 柜内 主要的电气设备有 RTO 600 型熔断器 DW10 600 型和 DW10 400 型断路 器 LMZJ1 0 66 2500 5A 和 LMZJ1 0 5 300 5A 型电流互感器 FYS 0 22 型避雷器 BCMJ 0 5 型并联电容器 其中 RTO 600 型熔断器 DW10 600 3 型断路器参数比较如下页表 7 毕业论文 4 所示 表 7 4 装置地点数据设备的型号规格选择 校验 项目 参数数据参数熔断器 RTO 600 断路器 DW10 600 3 电压 N U380V N U380V380V 电流 30 I400A k I600A600A 断流能 力 k I10 7k A oc I50Ka15kA 动稳定 sh i19 7k A max i 38 3kA 热稳定 max 2 i tI 106 5 160skA 2 结论合格合格 8 8 变电所的布置与结构变电所的布置与结构 毕业论文 8 18 1 变电所总体布置方案的设计原则与一般要求变电所总体布置方案的设计原则与一般要求 变配电所电气布置的设计 是在主结线设计基础上进行的 并向土 建设计人员提出相应的建筑结构要求 它既以主结线设计为依据 由检 验主结线设计是否合理 并将主结线设计变为现实 配电装置本身的可 靠性与经济性 又是影响主结线方案优劣的重要因素 故两者关系十分 密切 8 1 18 1 1 变配电所总体布置的方案的设计原则变配电所总体布置的方案的设计原则 1 便于运行维护 2 保护运行安全 3 便于进出线 4 节约土地与建筑费用 5 适应发展要求 8 1 28 1 2 变电所总体布置方案的一般要求变电所总体布置方案的一般要求 1 无人值守远程综合监控系统通过在前端机房 变电站安装摄像 机 微音探头 数字 模拟环境变量采集模块 门禁 周界报警等高 科技设备 其中的音视频 环境变量数据 出入口控制等接入前端综 合监控主机 音视频 环境变量等资料实时数字化存储记录 同时 管理中心可管理所有前端综合监控主机 实时监看前端的图像 环境 数据 门禁信息等 并对前端的所有突发情况做出高效 及时的处理 动作 无人值守远程综合监控系统由三大部分组成 第一部分 前端综 合监控设备 音视频监控 环境变量监控 出入口监控等 综合监 控主机 综合监控软件 第二部分 网络传输部分 宽带网络 无线 网络 ADSL 或行业用户专网 第三部分 管理中心软件平台 无人 值守服务器 监控终端 MIS 网络终端等 系统特点 毕业论文 架构合理 理念先进 以视频监控为主 以动力环境监测为辅 先进的视频压缩技术 环境数据 同视频监控完美结合 第三代网 络 技术 C S 和 B S 两种监控模 式可选 综合平台 功