供配电系统毕业设计

摘要本文主要设计小型工厂供配电系统的电气部分。工厂从室外引入10kV高压电源，通过工厂变电所降低到220/380伏低压电源，直接供给工厂车间的电力系统和照明系统。在选择电气设备之前，计算工厂负载以确定工厂的总负载容量，并补偿低压母线侧的无功功率以提高功率因数。根据补偿后的负荷容量，选择工厂变电所的变压器容量和数量，确定工厂采用的供电系统，选择合适的车间配电方案，绘制供配电系统主接线图。选择高压一次设备、低压一次设备和导线的截面积时，必须满足正常电路条件和短路故障条件下的工作要求。电气设备不仅要满足短路故障条件下的工作要求，还要根据最大可能短路故障时的动态稳定姿态和热稳定姿态进行检查，以判断设备是否满足工作要求。最大短路电流发生在电路三相短路时。计算三相短路电流以验证设备。最后进行继电保护和防雷接地，提高系统的安全性和可靠性。关键词：负荷计算、三相短路、主接线、继电保护39Abstart本论文主要是对小型工厂供电系统的电气部分进行设计。该厂从室外投入10千伏高压电源供应，通过该厂变电站降至220/380伏低压用电，直接供应工厂车间的电力系统和照明系统。在电气设备的选择上，在工厂负荷计算之前，确定工厂总负荷容量，同时，在低压母线侧进行无功补偿，以提高功率因数。根据补偿后的负荷容量，选择工厂变电所的变压器容量和台数，然后确定工厂供电系统，选择合适的车间配电方案，画出适合配电系统的主接线。高压甲设备，低压甲设备和电线。关键词：负荷计算，三相短路，主，继电保护目录摘要一目录三第一章引言1第二章电力负荷及其计算22.1负荷分类和供电措施22.1.1工厂2的电力负荷分类2.1.2各级负荷的供电措施22.2工厂计算负荷的确定22.2.1负荷计算的目的和意义22.2.2负荷计算方法32.3无功功率补偿42.3.1功率因数42.3.2无功补偿的选择5第3章变压器及其主电线的选择63.1变压器6的选择3.1.1电力变压器及其分类63.1.2电力变压器连接组63.1.3变压器数量和容量的选择63.1.4电力变压器7的验证3.2八厂变配电站主接线图3.2.1主电线概述83.2.2车间及小工厂变电所主接线图93.2.3工厂14变电所主接线的确定第4章设备选择和验证164.1导体的选择和验证164.1.1第16车间电线截面和配电箱的选择4.1.2车间导体的验证214.2高压一次设备的选择和验证234.2.1主要设备及其分类234.2.2主要设备的选择244.2.3主要设备校准26第五章继电保护和防雷接地295.1工厂继电保护295.1.1继电保护的选择295.1.2继电保护的整定计算295.2工厂30的防雷和接地摘要32参考文献33确认34第一章引言电能是现代工业生产中的主要能源和动力。电能很容易从其他形式的能源以及其他形式的能源转换而来。电能的传输和分配简单经济，便于控制、调节和测量，有利于实现生产自动化。因此，电能被广泛用于中小型工厂的电压输入电压一般为6-10kV。电能首先由高压配电站集中，然后通过高压配电线路分配到各车间的变电站，或者由高压配电线路提供给高压电气设备。在车间的变电站安装一台电力变压器，将6-10kV的高压降低到一般低压电气设备所需的电压(220/380伏)，然后低压配电线路将电能分配给所有电气设备。对于大型工厂和一些供电入口电压为35 kV及以上的中型工厂，电压一般会降低两次，即电源进入工厂后，大容量的电力变压器将35kV及以上的供电电压降低到6-10kV的配电电压，然后通过高压配电线路或高压配电站将电力输送到各车间变电站，最后通过变压器将电力降低到一般低压电力设备所需的电压。一些35kV进线厂只降低一次电压，35kV线路直接引入负荷中心附近的车间变电所，车间变电所的配电变压器直接降低到低压电气设备所需的电压。这种配电方法被称为高压穿透负荷中心的直接配电法。这样，可以省去一级中间变压器，从而简化了供电系统，节约了有色金属，降低了功率损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而，这取决于厂区的环境条件是否满足35kV架空线路穿入负荷中心的“安全走廊”要求。否则，采用它来保证供电安全是不合适的。对于总供电能力不超过1000千伏的小型工厂，通常只设置一个降压变电站，将6-10千伏的电压降至低压电气设备所需的电压(220/380伏)。如果工厂要求的容量不超过160千伏安，进线一般采用低压电源。工厂只需要建立一个低压配电室。该厂属于中小型工厂，使用10kV电源。金工车间东侧1020米处有一个10kV配电室。首先使用1公里的架空线路，然后将电缆线路改为工厂的变电站。将6-10kV的高压降低到一般低压电气设备所需的电压(220/380伏)，然后低压配电线路将电能分配给所有电气设备。第二章电力负荷及其计算2.1负荷分类和供电措施2.1.1工厂电力负荷分类根据供电可靠性和停电造成的政治和经济损失或影响的程度，工厂的电力负荷按照GB 50052 - 1995 供配电系统设计规范进行分类。负荷可分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。(1)负荷水平满足下列条件之一，为负荷水平1)电源中断将导致负载伤亡；2)电力供应中断会造成重大的政治和经济损失。3)供电中断将影响具有重大政治和经济意义的用电单位的正常工作负荷。在第一类负荷中，当中断会导致负荷的中毒、爆炸、火灾等情况，且特别重要的地方不允许中断负荷时，应视为特别重要的负荷。(2)对于二次负荷，二次负荷满足下列条件之一1)供电中断会造成重大的政治和经济损失。2)供电中断会影响重要用电单位的正常工作负荷。(3)三级负荷不属于三级负荷的第一和第二负荷。2.1.2各级负荷的供电措施(1)一次负荷的供电措施一次负荷应有两个独立的电源。当一个电源出现故障时，另一个电源不得同时损坏以维持供电；此外，当一个电源中断时，另一个电源应该能够为用户的所有主要负载设备供电。一次负荷用户的变压器和配电室的高低压配电系统应为(3)三级负荷三级负荷供电措施对供电无特殊要求，可采用单回路市电供电。然而，配电系统应该简单可靠，并且配电级数应该尽可能减少。一般情况下，低压配电级数不应超过4级，在技术经济合理的情况下，应尽可能减少电压偏差和电压波动。2.2工厂计算负荷的确定2.2.1负荷计算的目的和意义计算负荷是一个假想的连续负荷，其热效应等于实际可变负荷同时产生的热效应。供配电系统以30分钟的最大计算负荷作为选择电气设备的依据，认为只要电气设备能够承受负荷的长期影响，就可以在正常情况下长时间运行。该最大计算负荷通常称为计算负荷Pc。负荷计算的目的是：(1)计算变电站中变压器的负载电流和视在功率，作为选择变压器容量的依据。(2)计算流经主要电气设备(断路器、隔离开关、母线、保险丝等)的负载电流。)作为选择这些设备的基础。(3)计算流经每条线路(电源进线、高低压配电线路等)的负载电流。)作为选择这些线路的电缆或导体部分的基础。(4)计算峰值负荷，用于保护电气整定计算和检查电机的启动条件。为电气设计提供技术依据。计算负荷是工程设计中根据供热条件选择电线和电气设备的依据。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的基础，也是整定继电保护的重要依据。计算负荷的确定是否正确，直接影响到电器和电线的选择是否经济合理。正确的负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全经济运行的必要手段。如果计算负荷过大，电器和电线电缆的选择就会过大，造成投资和有色金属的浪费。当变压器以低负载率运行时，也会导致长期低效运行。如果计算负荷确定过小，会使电器和电线超负荷运行，增加功率损耗和过热，导致绝缘过早老化甚至起火，造成更大的经济损失。因此，正确确定计算荷载具有重要意义。2.2.2负荷计算方法在已知电气设备的情况下，负荷计算包括需求系数法、二项式法和利用系数法。在电力设备未知的情况下，负荷计算包括负荷密度法、单位指数法和居民用电指数法。需要系数法将设备功率乘以所需系数，即可直接计算出计算负载。该方法相对简单，应用广泛，特别适用于配电变电站的负荷计算。(2)使用系数法利用该系数计算最大负荷偏移的平均负荷，然后考虑设备类型和功率差的影响，乘以与有效机组数相关的最大系数的计算负荷。这种方法的理论基础是概率论和数理统计，所以计算结果比较接近实际。然而，由于难以测量和计算利用系数，它通常不用于电气设计。二项式方法在设备组容量总和的基础上，考虑一些容量最大的设备的影响，采用经验系数加权求和法计算负荷。荷载密度法当建筑面积的荷载密度已知时，建筑的平均荷载可根据以下公式计算Pav=A(千瓦)其中：负载密度(千瓦/平方米)A特定建筑面积(m2)在建筑方案的设计阶段，建筑面积的荷载密度法可用于荷载估算。在建筑设计中电网中的大部分电力负载，如电动机和变压器，都是感性负载，在运行过程中应向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器和其他无功补偿设备后，可以提供感性负载消耗的无功功率，减少电网向感性负载提供的和通过线路传输的无功功率。由于电网中无功功率的流量减少，因此可以减少由线路和变压器传输无功功率所引起的功率损耗，这就是无功功率补偿。2.3.1功率因数(1)低功率因数对供配电系统的影响低功率因数是高无功功率的表现。无功功率会议将对系统产生如下影响：1)增加配电设备的容量：在三相交流系统中，电流与有功功率的关系是：公式(2.10)其中，有功功率是系统提供给电气设备的功率，如果要转换成其他形式的能量，这部分功率不能减少。因此，当电压恒定时，功率因数越小，即无功功率分量越大，电流越大。如果要承受大电流，就必须增加系统中电气设备的容量，这将增加系统的成本，降低电气设备的利用率。2)增加供电系统的损耗：从供配电系统的功率损耗计算公式不难看出，系统的功率损耗也会随着系统电流的增加而增加。3)增加电压损耗：线路电流越大，电压损耗越大。4)降低发电机的效率：当系统中的负载增加了对无功功率的需求时，发电机必须发出额外的无功功率来平衡，从而降低效率。(2)提高功率因数的意义大部分电气设备为感性负载，单位功率因数小于1。为了保证供电质量和节约能源，充分利用电力系统中发电和配电设备