【毕业学位论文】（Word原稿）盐阜人民商场10kV总变配电所供配电工程设计-电气工程

类别： 非全日制本科生 密级 华中科技大 学 毕业设 计 题 目： 盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 院 系： 远程与继续教育学院 专 业： 电气工程 姓 名： 指导教师： 邓春花 毕业时间 :2012中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书 (2012) 业设计任务书 姓名 : 陈 波 学号 3200710320129 院系 远程与继续教育学院 同组姓名 无 指导教导 邓春花 一、 课题名称 盐阜人民商场 10二、 课题内容 首先根据用电设备情况和生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计（包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验），确定 商场的 供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，设计 商场 供电和配电网络，进行 商场 变电所以及配电系统和 商场 电气照明设计，按照经济电流密度法，选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了主要电气设备的选 型和校验。 最后， 选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置 ，完成 主变电压器和主要电力线路的继电保护设计。 要求 设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，体现了节能环保的设计思想。 三、 课题任务要求 1 观点正确，论证充分。 2 结构合理，逻辑严密。 3 满足一定的阅读量。 四、 同组设计者 无 五、主要参考文献 1 唐志平 供配电技术 M 北京：电子工业出版社 2005 2 刘 介才 工厂供电设计指导 M北京 ：机械工业 出版社 2008 3 张保会，尹项根 电力系统继电保护 M 北京： 中国 电力 出版社 2004 4 刘介才 工厂供电（第 4版） M 北京：机械工业出版社 2004 5 余健明，同向前，苏文成 供电技术 M 北京：机械工业出版社 1998 6 周鸿昌 工厂供电及例题习题 M 上海同济大学出版社 1987 7 傅知兰 电力系统电气设备选择与实用计算 M 北京： 中国 电力 出版社 2004 8 中国航空工业规划设计研究院等主编 工业与民用配电设计手册 M 北京：中国水利电力出版社 1994 9 钟玉英 变电所的防雷措施 J 2009， 33期 10 苏 宾 工厂高压供电线路的继电保护 J 科技信息， 2007， 第 28卷 11 张宝坤 变压器的合理选择及并联运行 J 机械工程师， 2006， 9期， 59 12 王正风，赵大勤，白涧，许长林 无功补偿和变压器的容量选择 J 电力电容器，2007， 3期， 16 13 王明阳 M. 武汉 工业大学出版社 ， 1993. 14 蔡进民 M. 北京：水利电力出版社， 1996. 15 范锡普 二版） M利电力出版社， 1998. 16 电力设计工程电气设备手册（电气二次部分） S. 北京：水利电力部西北电力设计院，2001. 指导教师签字 教研室主任签字 年 月 日 华中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书 (2012) I 摘 要 介绍了盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计。 在商场供配电中，要使电能很好的为商场和消费者工作服务，切实商场运作的需要，就必须达到安全、可靠、优质、经济这几个基本要求。那么，如何将电能进行方便经济的变换和分配就是个十分关键的问题，这就需要一套完整的变配电系统。供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，主要是将电力系统中的电能通过降压和一定的分配提供给用户使用。发电厂发的电通过输电线路输送过来的电能进行降 压变电，变成符合生产和生活需求的电压，这就完成了变电环节；再次将已完成降压的电能按照需要进行合理的具体分配，这是配电环节。经由供配电系统对电能的降压以及分配，得到我们需要的电能。这样，比如动力和照明、空调、风扇、电梯、给排水等其他用电设备才能正常工作。 根据商场所能取得的电源及用电负荷的实际情况，并适当考虑到商场的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结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。 关键词： 变 配电所；负荷计算；电气设备；防雷与接地 华中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书 (2012) 0kV in to of it is to to is a a is an of to of to to to in of is of of to we In as to be of to of in to of he to to 中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书 (2012) 录 述 . 1 2 工厂供电设计的基本内容 . 2 厂供电设计的一般原则 . 2 厂供电设计内容及步骤 . 2 3 负荷计算和无功功率补偿 . 4 荷计算 . 4 功功率补偿 . 5 4 变电所主变压器和主结线方案的选择 . 7 电所主变压器的确定 . 7 电所主结线方案 . 7 5 短路电流计算 . 8 制计算电路 . 8 定基准值 . 8 算短路电路中个元件的电抗标幺值 . 8 算 短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 9 算 短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 10 6 变电所一次设备的选择校验 . 11 0. 11 80. 12 低压母线的选择 . 12 7 变电所进出线和与邻近单位联络线的选择 . 13 0. 13 80. 13 为备用电源的高压联络线的选择校验 . 18 8 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 . 20 压断路器的操动机构控制与信号回路 . 20 电所的电能计量回路 . 20 电所的测量和绝缘监察回路 . 21 电所的保护装置 . 22 9 变电所的防雷保护与接地装置的设计 . 24 电压及雷电概述 . 24 电所的防雷保护 . 24 电所公共接地装置的设计 . 24 结束语 . 26 参考文献 . 27 致 谢 . 28 附 录 . 29 华中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书（ 2012） 1 述 随着国民经济的迅速发展，大众的消费水平也随之提高，商场成为大众购物不可或缺的公共场所。商场的运作不仅仅依赖人员的调控，商场供配电也是非常重要的一个环节。在商场供配电中，要使电能很好的为商场和消费者工作服务，切实商场运作的需要，就必须达到安全、可靠、优质、经济这几个基本要求。那么，如何将电能进行方便经济的变换和分配就是个十分关键的问题，这就需要一套完整的变配电系统。 供配电系统是电力系统的一个重要组成部分，主要是将电力系统中的电能通过降压和一定的 分配提供给用户使用。发电厂发的电通过输电线路输送过来的电能进行降压变电，变成符合生产和生活需求的电压，这就完成了变电环节；再次将已完成降压的电能按照需要进行合理的具体分配，这是配电环节。 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，而是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。因此，做好工厂供电工作对于发展工业产业，实现工业现代化，具有十分重要的意义。 在满足工厂供电设计 中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下，首先根据用电设备情况和生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计（包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验），确定了 商场的 供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，设计 商场 供电和配电网络，进行 商场 变电所以及配电系统和 商场 电气照明设计，按照经济电流密度法，选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了主要电气设备的选型和校验。最后，本文还进行了主变电压器和主要电力线路 的继电保护设计。通过上述设计，基本确定了 商场 内部的供配电系统，并且在本设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，体现了节能环保的设计思想。 盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 2 2 工厂供电设计的基本内容 厂供电设计的一般原则 按照国家标准 供配电系统设计规范、 10以下设计规范、 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、 遵守规程、执行政策； 必须遵守国家的有关规定及标准，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、 安全可靠、先进合理； 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，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 3、 近期为主、考虑发展； 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 4、 全局出发、统筹兼顾。 必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，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。 厂供电设计内容及步骤 工厂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 工厂变电所的负荷计算，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，从而求出工厂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、 工厂变电所变 压器的台数及容量选择 参考电源进线方向，综合考虑设置工厂变电所的有关因素，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、 工厂变电所主接线设计 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主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，华中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书（ 2012） 3 安装容易维修方便。 4、 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。 5、 改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，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。 6、 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。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。 7、 继电保护及二次结线设计 为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。 8、 变电所防雷装置设计 参考本地区气象地 质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。 9、 工厂变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。 盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 4 3 负荷计算和无功功率补偿 荷计算 设计采用需要系数法求计算负荷，公式如下： 1) 有功计算负荷（单位为 30 (2 2) 无功计算负荷（单位为 Q (2 3) 视在计算负荷（单位为 S (2 223 0 3 0 3 0S P Q(24) 计算电流（单位为 A） U 3030 (2大厦的各负荷计算如表 3 表 3阜人民商场负荷计算表 照明及其它负荷 容量 Pe/kW d 30/30/30/30/A 地下室 40 6 楼 60 9 楼 60 9 楼 60 9 楼 60 9 楼 140 8 楼 140 8 1 中央空调 250 50 堂冷库 135 08 控室 15 2 9 15 拿浴 50 0 用 2 60 6 用 130 8 2 中央空调 237 45 09 华中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书（ 2012） 5 动力负荷 容量 Pe/kW d 30/30/30/30/A 水箱水泵 48 8 73 消防水泵 48 6 柜电梯 30 8 运电梯 30 8 1 自动扶梯 48 8 36 60 2 自动扶梯 48 8 36 60 用 （ =25%） 2 48 8 36 60 计（ 380V 侧） q=功功率补偿 由表 3厂 3800取 2t va r c c a r c c a n k =3)=01 C 方 案6 支 路2 方 案8 支 路3 方 案每 屏 6 支 路4 方 案每 屏 8 支 路主 屏 辅 屏图 3低压无功功率自动补偿屏的结线方案 参照图 3 低压自动补偿屏 ， 并联电容器为 ，采用2 台 主屏 6 台 辅屏 组合，总共容量 848=672此无功补偿后工厂 3800 盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 6 表 3功补偿后商场的计算负荷 项目 30/30/30/30/A 380V 补偿前负荷 80V 无功补偿容量 380V 补偿后负荷 变压器功率损耗 10负荷总计 中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书（ 2012） 7 4 变电 所主变压器和主结线方案的选择 电所主变压器的确定 变压器台数确定原则： 1. 应满足用电负荷对可靠性的要求。在一二级负荷的变电所中，选择两台主变压器，当在技术，经济上比较合理时，也可以多于两台。 2. 对季节性负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所，技术经济合理时可选择两台主变压器。 3. 三级负荷一般选择一台主变压器，负荷较大时，也可选择两台主变。 由于该商场是级负荷，根据变电所主变压器台数的选择要求，要装设两台变压器。由公式 N （ 4 得 k V N 8 3 3 7 因此选两台 0 型低损耗配电变压器。商场负荷的备用电源也由与临近单位相联的高压联络线来承担。 主变压器的联结组别均采用 电所主结线方案 按上面考虑的主变压器的方案可设计如图 4 1 0 k 4 - 1 0)Y 0S 9 - 1 0 0 01 0 / 0 . 4 k 0 / 3 8 0 - 1 0 0 01 0 / 0 . 4 k ) 线（ 备 用 电 源 ）G G - 1 A ( F ) 3G G - 1 A ( F ) G G - 1 A ( J ) G G - 1 A ( F ) G G - 1 A ( F ) G G - 1 A ( F ) 高 压 柜 列主变主变联 络（ 备 用 ）图 4设两台主变的主结线方案 盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 8 5 短路电流计算 制计算电路 （ 1 ）系 统1 8 0 / 1 6 0 M V J - 1 5 0 , 4 k m( 2 )( 3 )S 9 - 1 0 0 0 / 1 0( 4 )S 9 - 1 0 0 0 / 1 0T 1T 20 . 4 k . 5 k 1k - 2图 5路计算电路 定基准值 标幺制法 (of in 又称相对单位制法，因其短路计算中的有关物理量采用标幺值即相对单位而得名。 按标幺制法进行计算时， 一般是先选定基准容量 d。 基准容量，工程设计中通常取 00 基准电压，通常取元件所在处的短路计算电压，即 选定了基准容量 准电流 U (5设 00c，即高压侧 压侧 AU dS dI d 1 （ 5 AU dS dI d （ 5 算短路电路中个元件的电抗标幺值 1) 电力系统 10 0*1 M V （ 5 2) 架空线路 由 0=线路长 4 华中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书（ 2012） 9 （ 5 3) 电力变压器 查表得， 010 010 k V （ 5 同理得， 因此绘等效电路，如图（ 5示： 1 / X 1 *1 / X 2 *1 / X 4 *1 / X 3 *k - 1 k - 2图 5效电路 算 （ ）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 1) 总电抗标幺值 *1* 1 k（ 5 2) 三相 电路电流周期分量有效值 dI k 13 1 （ 5 3) 其它短路电流 33 （ 5 (5 (54) 三相短路容量 M V dS k 3 1 (5盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 10 算 （ ）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 1) 总电抗标幺值 *3*2*1* 2 k(52) 三相电路电流周期分量有效值 dI k 2* 2 (53) 其它短路电流 33 (5 (54) 三相短路容量 M V dS k 0*23 2 (5以上计算结果综合如表 5 表 5路计算结果 短路计算点 三相短路电流 /相短路容量/ 2.6 中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书（ 2012） 11 6 变电所一次设备的选择校验 0一次设备的选择校验 表 60一次设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定性 其它 装置地点条件 参数 ( ( 数据 10一 次 设 备 型 号 规 格 额定参数 高压少油断路器30 1030A 16012 高压隔离开关00 1000A - 00 高压熔断器 000A 50 - 电压互感器 0/ 电压互感器 - - - 电流互感器 000/5A - 1 二次负荷 雷器 0 - - - 户外式高压隔离开关00 1500A - 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定性 其它 装置地点条件 参数 ( ( 数据 10一 次 设 备 型 号 规 格 额定参数 高压少油断路器30 1030A 16012 高压隔离开关00 1000A - 00 高压熔断器 000A 50 - 电压互感器 - - - 电流互感器 000/5A - 1 二次负荷 雷器 0 - - - 户外式高压隔离开关00 1500A - 盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 12 80V 侧一次设备的选择校验 表 680V 侧一次设备的选择校验 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定性 其它 装置地点条件 参数 数据 380V 43 一次设备型号规格 额定参数 低压断路器80V 2500A 60 低压短路器 80V 630A 一般 30 低压刀开关0 380V 2500A - 低压断路器20020 380V 200A 一般 25 电 流 互 感 00V 2500/5A - 电 流 互 感 00V 100/5A - 低压母线的选择 查表得， 10线选择 0 4)，即母线尺寸为 404380V 母线选 2(120 10)+80 10,即相母线尺寸为 2（ 12010中性母线尺寸为 8010 华中科技大学远程与继续教育学院毕业设计说明书（ 2012） 13 7 变电所进出线和与邻近单位联络线的选择 0压进线和引入电缆的选择 1、 10压进线的选择校验 采用 铝绞线架空敷设，结网 10用干线。 1) 按发热条件选择。由 1NT=室外环境温度 30，查表初选 30时的 9A足发热条件。 2) 校验机械强度。查表得最小允许截面 5此 ，故改选 于此线路很短，不需校验电压损耗。 2、 高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 采用 1) 按发热条件选择。 由 1N T=土壤温度 25查表 8选缆芯为 35 10A足发热条件。 2) 校验短路热稳定。按式（ 5算满足短路热稳定的最小截面 ( 3 ) 0 . 7 5 2 2 22 8 9 0 3 2 . 5 3 5m i i m m m m m m (7式中的 C 值由表查得。 因此 5电缆满足要求。 80V 低压出线的选择 由于变电所就在商场里面，都共用一个建筑物，因此都采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线 个别 5根（ 3根相线、1根中性线、 1根保护线）穿硬塑料管埋地敷设。 1、 馈电给地下室的线路 1) 按发热条件选择。由 环境温度 30，查表 8线截面初选25 0A足发热条件。 按规定，中性线和保护线也选为 25相线截面相同，即选用 25根穿内径 25硬塑管。 2) 校验机械强度。查表 8小允许截面 此上面所选 25 3) 校验电压损耗。由表查得 地下室的6此 (7 %5%003805% U (7盐阜人民商场 10变配电所供配电工程设计 14 满足 允许电压损耗 5%的要求。 2、 馈电给 一楼、二楼、三楼、四楼。因为一楼、二楼、三楼、四楼情况相同，所以同样方法处理。 1) 按发热条件选择。由 环境温度 30，查表初选 508A足热条件。 按规定，中