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1、精选优质文档-倾情为你奉上东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 工厂供电课程设计 题 目 通用机器厂供配电系统的电气设计 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011年 12月 4 日专心-专注-专业东北石油大学课程设计任务书课程 工厂供电课程设计 题目 通用机器厂供配电系统的电气设计 专业 姓名 学号 主要内容：对中小型工厂的供配电系统进行设计，采用10kV供电电源，在金工车间东侧1020m处有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将610kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压，然后由低压配电线路将电能分送给各用

2、电设备。其它各项设计，均应根据本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求进行设计。参考资料：1 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003.44-482 王健明，苏文成供电技术 M 西安：电子工业出版社，20043 何仰赞，温增银电力系统分析 M 武汉：华中科技大学出版社，20044 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，20055 江文，许慧中供配电技术 M 北京：机械工业出版社，2003完成期限 2011.11.28至2011.12.4 指导教师 专业负责人 2011年 11 月 23 日目 录1 设计要求（1）根

3、据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式。（2）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。（3）选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线。（4）确定二次回路方案。（5）选择整定继电保护装置。（6）确定防雷和接地装置。（7）绘制设计图样。2 工厂负荷计算及配电系统的确定2.1 工厂实际情况的介绍1.本次设计的机器厂厂区平面布置。2.各车间负荷情况表。3.金工车间设备平面布置图。4.供电电源的介绍。5.气象资料的介绍。6.地质资料的介绍。7.金工车间设备明细表。2.2 工厂负荷计算和无功补偿计算根据工艺设计

4、提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。注意，用电设备的总容量P值不含备用设备容量。2.2.1金工车间负荷计算1金属切削机床组设备容量P=P1+P2+P3+Pn对于大批生产的金属冷加工机床电动机，其需要系数：K=0.180.25=0.5，tan=1.73有功计算负荷：P=K；无功计算负荷：Q=tan2.桥式起重机容量P=P对于锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车，其需要系数：K=0.10.15（取0.15），tan=1.73,cos=0.5有功计算负荷：P=KP；无功计算负荷：Q=tan3.金工车间照明计算车间面积和设备容量；对于生产厂房及办

5、公室、阅览室、实验室照明，其需要系数：K=0.81，tan=0,cos=1.0（tan和cos的值均为白炽灯照明数据）有功计算负荷：P=K；无功计算负荷：Q=tan2.2.2全厂总负荷1变压器低压侧：有功计算负荷：P=0.95P无功计算负荷：Q=0.97Q视在计算负荷：S；功率因数：cos=P/Q2变压器高压侧：有功计算负荷：P=+无功计算负荷：Q=Q+Q视在计算负荷：S；功率因数：cos=P/S3 无功功率的补偿。由于要求工厂变电所高压侧的功率因数不得低于0.9，而目前只有0.58，因此，需进行无功功率的补偿。提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方

6、法既简单见效又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数5。考虑到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。一般Q=（4-5）P,因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9。4计算后变压器容量和功率因数。2.3 主要车间配电系统的确定3 电气设备选择与电器校验3.1 主要电气设备的选择3.1.1变压器的选择3.1.1.1. 选择的原则 应满足正常运行、检修、短路、和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 应按当地环境条件校核。 应力求技术先进和经济合理 与整个工程的建设标准应协调一致。 同类设备应尽量减少种类。 选用的新产品均应具有可靠的实验数据。 设备的选择和校验。3.1

7、.1.2. 电气设备和载流导体选择的一般条件 按正常工作条件选择 额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压UNUNs 额定电流：所选电气设备的额定电流IN，或载流导体的长期允许电流Iy，不得低于装设回路的最大持续工作电流I max 。计算回路的最大持续工作电流I max 时，应考虑回路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者。 按短路状态校验 热稳定校验：当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，It2t Qk，tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（36KV厂用馈线电缆除外）热稳定时，短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路

8、器全分闸时间。 动稳定校验：iesish，用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定； 短路校验时短路电流的计算条件：所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景发展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验。3.1.1.3. 进线侧断路器、母联断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流Imax =(2SN )/(UN) 额定电压选择： UNU

9、Ns=10KV 额定电流选择： INImax 开断电流选择： INbrI” (d1 点短路电流)在本设计中110KV侧断路器采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。3.1.2低压补偿柜的选择本系统拟采用无功功率自动补偿屏，装在变电所低压母线侧集中补偿。选用总电容容量为360kVA。电容屏型号选：PGJ12一台，PGJ13三台。3.1.3低压配电屏的选择根据前面所确定的车间配电系统及多路额定电流，本设计选用固定式低压配电屏PGL2型，因为该厂为三级负荷，

10、选用PGL2型即可满足要求9。若要更可靠，则可选用抽屉式GCK或多米诺。3.1.4高压开关柜的选择本次设计中，确定用630kVA的变压器把10kV的高压降到动力设备所需要的电压0.4kV。若有重要负荷，可靠性要求较高，则可选用手车式开关柜，如JYN、KYN。本厂都是动力设备，无重要负荷，因此，变电所可采用固定式开关柜。这里选用GG1A（F）-03，此柜装有GN1910型隔离开关1个，隔离高压电流，以保证其他电气设备的安全检修。SN10-10/630500型少油断路器1个10，可以通断线路正常的负荷电流，也可以进行短路保护。GG1A（F）-03除备有以上两种开关外，还有LQJ10型电流互感器2个

11、，分别接仪表和继电器，以满足测量和保护的不同要求。3.2 电器校验3.2.1高压电器的校验高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和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。选择好高压开关柜和柜内的高压设备后，可对选用的电器设备进行校验。1.对路电流进行计算2.对压开关柜中高压电器进行校验3.2.2 对低压开关柜中低压电器进行校验3.2.3对导线进行校验4 继电保护系统的设计4.1 继电保护的选择对于中小型工厂供电系统来说，继电保护以简单经济为宜，因此使用反时限过电流保护。4.2 防雷与接地4.2.1电所的保护对象变电所中的建筑物应装设直击雷保护装置，

12、诸如屋内外配电装置，主控室等。4.2.2 避雷针设置原则电压为110及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在屋外配电装置的构架上，安装避雷针的构架支柱应该与配电装置接地网相连接。在避雷针的支柱附 近，应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻不应大于10。由避雷针与配电装置接地网上的连接处起，至变压器与接地网上的连接处止，沿接地线距离不得小于15m。在变压器构架上，不得装避雷针。4.2.3 主控室及屋内配电装置对直击雷的防雷措施 若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地； 若屋顶有钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地； 若结构为非导电体屋顶采用避雷保护，避雷带网格为810m，每格 1020m设

13、引下线接地；上述接地可与总接地网联接，并在连接处加装集中接地装置，其接地电阻应不大于10。4.2.4 防雷保护装置防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有:避雷针避雷线避雷器和防雷接地等装置。4.2.5.避雷针避雷针由金属制成，其保护原理是当雷云放电时使地面电场畸变,在避雷针的顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针放电,再经过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免受雷击。 避雷针的设计一般有以下几种类型： 单支避雷针的保护； 两针避雷针的保护； 多支避雷针的保护； 变电所直击雷保护的基本

14、原则：一是独立避雷针（线）与被保护物之间应有一定的距离，以免雷击针（线）时造成反击。是独立雷针的接地装置与被保护物之间也应保持一定的距离Sd以免击穿，在一般情况下，SK不应小于3m。有时由于布置上的困难Sd无法保证，此时可将两个接地装置相联，但为了避免设备反击，该联接点到35KV及以下设备的接地线入地点，沿接地体的地中距离应大于15m，因为当冲击波沿地埋线流动15m后，在500m时，幅值可衰减到原来的22%左右，一般不会引起事故了。4.2.6避雷器避雷器是一种过电压限制器,它实质上是过电压能量的接受器,它与别保护设备并联运行,当作用电压超过一定的幅值以后避雷器总是先动作，泄放大量能量,限制过电

15、压,保护电气设备.在电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)选择。4.2.7 防雷接地“防雷在于接地”,这句话含义说明各种防雷保护装置都必须配以合适的接地装置。将雷电泄入大地，才能有效地发挥其保护作用。接地是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地保持等电位,电力系统的接地按其功用可分三类:工作接地:根据电力系统正常运行的需要而设置的接地，它所要求的接地电阻值约在0.5-10的范围内。保护接地:不设这种接地，电力系统也能正常运

16、行,但为了人身安全而将电气设备的金属外壳等加以接地,它是在故障的条件下才发挥作用的,它所要求的接地电阻值处于1-10的范围内。防雷接地:用来将雷电流顺利泄入大地,以减小它所引起的过电压,它的性质似乎介于前两种接地之间,它防雷保护装置不可缺少的组成部分，它有些像工作接地;但它又是保障人身安全的有力措施,而且只有在故障下才发挥作用，它又有些像保护接地,它的阻值一般1-30的范围内。由此可见,接地电阻取10较合适。查接地装置 (冲击系数)与 (接地装置的冲击利用系数)表,选用一字形的接地体。 查得: 0.45 式（4-1）(式中:冲击电流下的电阻; 工频电流下的电阻) 0.45104.5 式（4-2

17、）4.2.8雷电侵入波保护因为雷击线路机会比雷击变电所多，所以沿线路侵入变电所的雷电过电压行波是很常见的。又因为线路的绝缘水平要比变压器或其它设备的冲击试验电压高许多，所以变电所对行波的保护十分重要。雷电侵入波保护是利用阀型避雷器以及与避雷器相配合的进线保护段。4.2.9直击雷的保护避雷针和避雷线的保护范围以它能够防护直击雷的保护空间来表示，本设计采用国家标准的滚球法来确定保护范围。例如下面的单支避雷针的保护范围整定：按GB50057-1994规定，单支避雷针的保护范围应按下列方法确定（见下图）：a.当避雷针的高度hhr时，在距离地面hr处作一平行与地面的平行线。以避雷针的针尖为圆心、hr为半

18、径作弧线，交于平行线于A、B两点。以A、B为圆心、hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交与地面相切。从该弧线起到地面位置的整个锥形空间，就是避雷针的保护范围。避雷针在hx噶度的XX平面上的保护半径，按下式计算： Rx= -式中，hr为滚球半径，按下表确定；Rx为避雷针在hx高度的XX平面上的保护半径；hx为被保护物的高度。避雷针在地面上的保护半径，按下式计算： R0= b.当避雷针高度hhr时 在避雷针上取高度为hr的一点代替避雷针的针尖作为圆心，其余的做法与hhr时相同。c.单支避雷针的保护范围图如下：4.2.10本设计的防雷保护方案变电所是重要的电力枢纽,一旦发生雷击事故,就会造成大面积停电。

19、一些重要设备如变压器等,多半不是自恢复绝缘,其内部绝缘如故发生闪络,就会损坏设备。因此,变电所实际上是完全耐雷的。变电所的雷害事故来自两个方面:一是雷直击变电所;二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所。对直击雷的防护一般采用避雷针或避雷线。对雷电侵入波的防护的主要措施是阀式避雷器限制过电压幅值,同时辅之以相应措施,以限制流过阀式避雷器的雷电流和降低侵入波的陡度。为了防止变电所遭受直接雷击,需要安装避雷针、避雷线和辅设良好的接地网。装设避雷针(线)应该使变电所的所有设备和建筑物处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针(线)之间留有一定距离，因为雷直击避雷针(线)瞬间的地电位可能提高。如果

20、这一距离不够大，则有可能在它们之间发生放电，这种现象称避雷针(线)对电气设备的反击或闪络。逆闪络一旦出现,高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏。为了避免这种情况发生,被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离。1.1.1 第四节. 接地装置无论是工作接地还是保护接地，都是经过接地装置与大地连接，接地装置包括接地体和接地线两部分。1.1.2 1.接地体（网）待设计变电所为长方形，则接地网也可取为长方形，若取直径为48mm，长为250cm的钢管作接地体，埋深0.8m,接地体之间连接一般用镀锌扁钢5 变电所平面布置设计及设计图样5.1 变配电所平面布置设计根据变电所应靠

21、近负荷中心及进出线方便的原则，也考虑到扩建时更换大一级容量变压器的可能，可确定变电所的位置在金工车间的西南角，且在大路旁，这样便于变压器的运行、检修和运输，而且变压器投入运行时线路损耗最小。本厂的环境温度为月最高平均气温34.6，变压器放在室内，根据10kV室内变压器的安装要求13，采用附设式电力变压器室布置，并采用窄面推进式布置。同时，储油柜侧向外，便于带电巡视。变压器外壳距门不应小于1.0m，距墙不应小于0.8m。附设式电力变压器的主结线采用方案2，它的容量是200630kVA。进线方式是高压电缆进线，低压母线引出。变压器室结构型式采用敞开式。根据需要，附设式电力变压器采用右边出线、窄面推

22、进的变压器室。变压器室应避免遭到西晒，因此门应朝南开。由于在本设计中只采用两台高压开关柜，根据高压开关柜的型号、数量及其安装特点，所以高压室的尺寸可以考虑为4000mm4000mm。其门向外开，宽度为1500mm。由于低压配电屏有9台，查该产品样本知低压配电屏的尺寸为；宽深高为1000mm，采用单列布置有9m长，根据长度大于7m时，应设两个安全出口，并应设在柜的两端的原则，出口宽度为800mm，考虑墙的厚度为240mm，所以低压室的长度应考虑11m，该种型号的开关柜其柜后应留1000mm，柜前至少应留有1500mm，为了跟变压器室对齐14，低压室宽度可以取4000mm。在配电室的两端各设一个门

23、，且门都向外开，利于紧急情况时，人员外出和处理事故。5.2 设计图样1.变电所主结线电路图主结线电路图如下图5.1变电所主结线电路图2.变电所平面布置图平面布置图如图5.2所示。图5.2变电所平面布置图3.变电所AA剖面图变电所AA剖面图如图5.3所示。图5.3变电所A-A剖面图1-低压开关柜 2-电缆支架 3-电缆头支架 4-电缆头5-高压母线支架 6-低压母线支架 7-电力变压器6 结 论1变电所应靠近负荷中心并且要尽量使进出线方便，同时也要考虑到扩建时更换大一级容量变压器的可能，所以本文可确定变电所的位置在金工车间的西南角，且在大路旁，这样便于变压器的运行、检修和运输，而且变压器投入运行

24、时线路损耗最小。2由于本厂年均温度过高，变压器应放在室内，10kV室内变压器的安装，应用附设式电力变压器室布置，并采用窄面推进式布置。3经研究储油柜侧向外为宜，这样便于带电巡视。4进线方式应是高压电缆进线，低压母线引出。变压器室的结构形式应采用敞开式。根据需要，附设式电力变压器采用右边出线、窄面推进的变压器室。5变压器室应避免遭到“西晒”，因此门应朝南开。 参考文献1 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003.44-482 王健明，苏文成供电技术 M 西安：电子工业出版社，20043 何仰赞，温增银电力系统分析 M 武汉：华中科技大学出版社，20044 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，20055 江文，许慧中供配电技术 M 北京：机械工业出版社，20036 李梅.电工基础 M 北京：中国电力出版社，20047 项根，曾克娥电力系统继电保护原理与应用 M 武汉：华中科技大学出版社，20048 吕继绍继电保护整定计算与实验 M 武汉：华中工学院出版社，1983年9 王维俭电力系统继电保护基本原理 M 北京：清华大学出版