小型工厂的供配电系统设计方案

1、小型工厂的供配电系统设计方案 第一章绪论 第一节工厂供电意义和要求 在工业生产和生活中，电能扮演着极其重要的角色。电能与其他形式的能量之间可以相互转化。做好电能输送和分配这项任务，不仅可以节约成本，而且还可以提高经济效益，提高生产效率。电能是现代文明的物质技术基础，没有了电能，就没有可能实现现代化进程。现代社会的各个方面都是建立在电气化的基础之上，一旦电力系统出现问题或停止工作，将会给用电用户带来严重的影响，甚至造成伤害。 所以设计出安全有效的工厂供电与配电方案有利于扩大工厂的生产能力，减少支出，提高工厂效益， 加快工厂的发展具有重要的意义。 止匕外， 还有利于国民经济的提高， 加快现代化进程

2、， 为实现“中国梦”做出应有的贡献。因而从各个方面来讲，做好工厂供配电工作都十分重要。 为了使工业生产和生活有序的进行下去，实现用户电能的要求，工厂供配电工作必须做到以下几点：安全可靠优质经济 第二节本厂的基本概况及设计要求 、生产任务及车间组成 表1.1生产规模及车间组成 生产规模（万吨） 产品规格 主要车间 辅助车间及其它设施 塑料制品 薄膜、 单丝、管材、等制 品 薄 膜 车 间单 丝 车 间管 材 车 间注射车间 原料库、成品库、包装材料库、注塑车间、备料复制车间、锻工车间、仓库、机修模具车间、锅炉房、等办公楼等。 二、负荷性质及负荷情况 根据本工厂的实际情况，得出结论：生产车间为三班

3、制，其余的为单班或两班制。该厂全年最大负荷利用小时数为5000小时，属于三级负荷。 全厂包涵5个车间变电所， 每个车间包涵其独立的用电设备， 全厂总的有功功率为2610kW,全厂总的无功功率为Q30339317kvar,全厂总的视在功率为S30398858kVA。 三、供电需求 本工厂从位于该厂南侧1公里的某变电所取得10千伏架空线路的电源。 变电所的整定时间为2秒，本厂配电所应不大于1.3秒。 在总配变电所10千伏侧计量。 要求本厂的功率因数值在0.9以上。 供电系统技术数据： 变电所提供的电源系统为无限大，母线上的电压为10千伏，发生短路时，容量为 200兆伏安。供电系统如图1.1所示。

4、;1QK诲旗7 七架空蜿蹄 - 1 占 本厂总配耍电所叫设计） 图 1.1 供电系统图 四、本厂自然条件 1、气象条件 最高温度为350Co 土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为20 C 年雷暴日为30天。 土壤冻结深度为1.10米。 主导风向夏季为南风。 2、地质及水文条件 地表平坦，土壤的成分为极土，厚1.67米 地下水位一般为0.7米。 一 地耐压力为20吨/平方米。 第三节本章小结 本章主要介绍了安全有效的供电与配电对工厂的意义，一个合理的工厂电力 系统所具备的要求，所要设计工厂的基本状况：该厂生产的产品，生产产品需要的车间以及车间的设备，按照负荷对供电的要求划分级别，与当地的用

5、电部门达成的供电协议以及工厂的自然条件。第二章负荷计算及无功功率 第一节供电电压的选择 选择工厂供电电压时主要考虑以下几个因素：供电电压等级、工厂用电设备的容量、电压和供电距离。配送路线长度和配送容量在一定的情况下，供电电压与线路的电流成反相关，利用这一特点，可以降低线路投资和金属的消耗，如表2.1所示 表 2.1 各级线路合理的输送功率和输送距离 线路电压/kV 线路结构 输送功率/kW 输送距离/km 0.38 架空线 100 0.25 0.38 电缆 175 0.35 6 架空线lir幺首 1000 10 6 电视 3000 8 架空线 10 电缆 2000 620 10 架空线 500

6、0 0.9,因此在配电所进行无功补偿后的功率因 数应略高于0.9,这里取cos9=0.92。 要使功率因数由0.589提高到0.92,需要装设的补偿装置容量为 QC2349(tanarccos0.589tanarccos0.92)kvar2222.15kvar 取QC=2400kvar 这就是配电所母线上所需补偿装置的容量。 三、补偿装置选择 常用的对无功功率因数进行提高的装置都是直接或间接并接于变配电所的 母线上。下面介绍常用的三种补偿装置，如表2.3所示 表 2.3 三种补偿装置的比较 补偿装置名称 工作原理 优点 缺点 同步调相机 和同步电动机在空载运行条件下过励磁时运行的情况一样，将会

7、提高系统的电压4。 可以根据实际情况改变无功功率， 实现电压的调节。 遇到系统故障， 系统的电压不仅能调整， 而且系统的稳定性将会提高 运行维护复杂，有功功率损耗较大，即使调相机的容量小，但每千伏安容量的资耗也比较大。 静止补偿器 由可倜电抗和电力电容器两部分组成。电容器发出无功功率，电抗器吸收无功功率，要调节尢功功率的大小和方向，可用电抗器和电容器进行调节4。 一种动态尢功功率补偿装置，具有技术先进、调节性能、使用方便 设备造价太高 电力电容器 在变电所母线上可接成三角形联结和星形联结，它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比4。 装设容量不受限制， 运行时功率损耗较小 因此相比较以上三种无

8、功补偿装置后，无功补偿装置可选用并联电容器。 本次设计选用BWF10.5-100-1W型的电容器，具额定容量为100kvar,额定电压 为10.5kV,额定电容为2.89uF,相数为1。由此得出电容器的个数： nQJq2400/10024cc 第四节本章小结 本章主要介绍了负荷计算是如何定义，负荷计算是怎么样进行演算的，根据负荷计算的方法，对本工厂的设备参数进行应有的计算，并用表格的形式绘制出来。另一方面介绍了无功补偿的概念及意义，常用的进行无功补偿的装置类型，通过计算得出本次设计需要的补偿的容量和装置。 第三章总配电所设计 第一节配电所的位置及型式 一、所址选择的一般原则 尽可能靠近设备中心

9、，有利于节约成本，避免原材料的浪费。 方便进出线，主要的是架空进出线方便。 尽可能接近电源侧，尤其是总降压变电所和高压配电所。 方便设备的运输，更需要注意运输高低压成套配电装置。 如果配电所所在地区天气较热或可能发生地震，要做好预防措施。 如果配电所所在地区存有沙尘或有腐蚀性气体，做好预防工作 二、总体布置要求 配电所的总体布置是否合理关系到工厂生产和安全的问题。如果处理不当,会降低工厂的生产效率，甚至带来巨大的危害。对总体布置有五个原则： 当设备遇到故障需要进行维修时，能够方便人员操作。 配电所的布置能使工厂的设备有效的运行，扩大工厂的生产能力。 配电所要便于线路的布置，进出线路要方便于人员

10、架设。 尽量避免土地浪费，减少用于建筑的费用，提高工厂的效益 能够满足工厂发展对电能的需求，适应社会的发展。 三、配电所平面布置图 L L卫生间卫生间 1-画压电容器柜 2-七客翡放电相 府压由客抬府压由客抬空空 第二节主接线方案 一、主接线的设计原则及基本要求 1、电气主接线的设计原则 变电所在电力系统的作用非常重要， 首先考虑的是该系统能否安全运行， 然后考虑的是建设的范围，容量的大小，电压等级等条件，最后考虑的是经济性和方便程度。 2、对主接线的基本要求 安全性 能够达到相关的标准，保障人身安全和设备安全50 可靠性 满足工厂里面的设备对电能的需求，特别是对电能要求较高的设备。 灵活性

11、接线方式具有操作简单，检修方便。 经济性 主接线简单，费用低，成本少，节约资源。 二、电气主接线的设计 关于电气主接线主要有单母线分段和单母线两种60 然而选择哪一种接线方式 是由电压高低和线路走向共同决定的。下面采用表格的形式进行对比，如表3.1所示 表 3.1 单母线和单母线分段 两种接线方式 优点 缺点 单母线接线 接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少 母线发生短路，会造成全部短路，如要检修，该回路必须停电 单母分段接线 接线简单，设备少，操作方便，减 少母线故障影响范围 相比较来百，要好一些 根据本厂的实际情况，采用单母线分段，其接线方式如图 LOKV 3.2 图 3.2 单

12、母线分段的接线方式 该配电所有两条10kV的电路进线来作为供电电源。一条是架空线，另一条是电缆线。其中架空线路取自110/10kV变电所，位于该厂南侧1公里处。而电缆线是当作备用电源，取自附近单位的联络线，以防万一。 一、产生短路电流的原因及危害 1、短路的原因 虽然工厂要求安全地对设备提供电能，但是出现故障就会使设备停止运行，影响工厂的生产。短路属于常见的故障，短路是指本应该有差异的导电部分经低阻相接不存在电位差。 造成短路的主要原因：有带电设备的绝缘工作没做好，违反规定的操作，动 物对线路的破坏等。 2、短路的危害 在发生短路后，产生很大的短路电流会出现在电力系统中，电流过大超过设备承受的

13、最大电流会使设备损坏，甚至发生火灾，另外短路会使系统的出现不稳定的因素。由此可见，短路后所造成的影响很严重，如果不及时消除引起短路的因素，后果可想而知。 二、短路电流计算的目的及计算方法 短路电流计算在于选用合适的电气设备，同时便于校验设备，以及对保护装置进行整定计算。 三、短路电流计算 1、计算公式 标幺制法：先选定基准容量Sd和基准电压Ud 在工程设计中通常取Sd=100MV-A一般取元件所在的短路计算电压，即 UdUc 基准电流 基准电抗 计算短路电流的方法：有名单位制法和标幺制法, 此次设计采用标幺制法网。 基准容量 基准电压 (3-1) Id Sd 3Ud 3Uc (3-2) 电力系

14、统的电抗标幺值 电力线路的电抗标幺值 Xd Ud ,3Id Uc S7 (3-3) * Xs Sd (3-4) XWLXol2 Uc (3-5) X。为导线电缆的单位长度电抗平均值（查表3.2可得）。 线路结构 线路电压 35kV及以上 610kV 220/380V 架空线路电缆线路 0.40 0.12 0.35 0.08 0.32 0.066 表 3.2 每相线路中以km为单位的电抗平均值（Q/km） 求出各主要元件的电抗标幺值以后，利用其等效电路图求出其总电抗标幺值 *. X。在无限大容量系统中，发生三相短路时，电流中周期性的分量有效值的标 幺值网 (3-6) 由此可求得发生三相短路时，电

15、路电流中周期性分量的有效值 (3) Id I* X 在IK求出以后，可得三相短路次暂态电流和稳态电流 求出发生三相短路时的冲击电流，第一个周期内整个短路电流的有效值 短路电流和短路容量计算 、确定基准值 取基准容量Sd=100MV-A,基准电压UC=10.5kV,基准电流 Sd100MVA -5=-；=5.50kA 3Uc310.5kV 、在短路电路中，元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值 由给定数据得Soc200MVA,因此 3100MVA” X105 200MVA 发生短路时，电路的等效电路图如图3.3所示，图中对元件的序列号和电抗 标幺值进行了标注。 架空线路的电抗标幺值 根据工厂实际

16、资料， X。 * 2 (3)*k (3-7) (3) II3) (3-8) Ish2.55I 发生三相短路时的容量 Sk3) Ish1.51I (3-9) Sd X (3-10) 2、 Id 上1 (3)、短路电路中k-1点的总电抗标幺值、每一相的电流、容量 总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值 其他三相短路电流 iSh)2.556.37kA16.24kA I%)1.51637kA9.62A 三相短路容量 表 3.3 短路计算表 短路计算点 三相短路电流/kA 三相短路容量/MVA (3) 1k ” (3) :(3)ish (3) 1sh S k-1 6.37 6.37 6.37 16.2

17、4 9.621 115.87 第四节主要电气设备选择 一、选择条件 1、按工作电压选择 电器额定电压 UNe应不低于所在电路额定电压UN。 2、按工作电流选择 一般电器额定电流INe应不低于所在电路的计算电流I30。 3、对开关类电气设备应考虑断流性能 安装地点的最大三相短路电流Ik3)应不大于设备的最大开断电流Ioc。 4、短路动稳定度的校验条件9 断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的动稳定电流的峰值imax应不小于可能的最大的短路冲击电流ish,或其动稳定电流有效值Imax应不小于可能的最大的短路冲击电流 I/3)即 imaxish；ImaxI_(3-11) 电流互感器大多数给出动稳定倍数

18、Kesimax/J2IIN其动稳定度校验条件 * Xw(k1)X1 * X2 0.50.3630863 (3) 1k1 Id Xw(k1) 550kA 0.863 6.37kA (3) (3) Ik316.37kA Q(3) Sk1 Sd100MVA X2(k1)0863 115.87MVA Kes2I1N婢 式中，11N为电流互感器的额定一次电流。 5、短路热稳定度的校验条件 一般的电器元件的热稳定度校验条件为 IttI(3-13) 该式中，It为电器的热稳定电流；t为其热稳定时间；I为通过电器时三相短路的稳态电流；tma为短路发热假象时间。 电流互感器大多给出热稳定倍数KtIt/IIN和热

19、稳定时间t,其热稳定度校验条件为 (Ktl1N)2tI2tima (3-14) 表 3.4 一次设备选择校验的项目及满足的条件 序号 设备名称 电压 (kV) 电流(A) 断流能力 (kA或 MVA) 短路稳定度校验 动稳定度 热稳定度 1 高压断路器 V V V V V 2 局压负荷开关 V V V V V 3 局压隔离开关 V V 一 V V 4 低压断路器 V V V 5 低压刀开关 V V 一 6 熔断器 V V V 一 一 7 电流互感器 V V V V V 8 电压互感器 V 一 一 一 9 母线 一 V 一 V V 10 电缆 V V 一 一 V 11 支柱绝缘于 V 一 一 V

20、 一 12 套管绝缘于 V V 一 V V 选择校验的条件 设 备 的 额定 电 压 应不 小 于 装置 地 点 的额定电压 设 备 的额 定 电流应/、小 于 通过 设 备的 计 算电流 设备的最大开端电流(或功率)应不小于它可能开端的最大电流(或功率) 按三相短路冲击电流校验 按三相短路稳态电流校验 备注 ，校验一不校验一般可/、校验 (3-12) 序 号 设备名称 校验项 目 校验公式 符号含义 动稳定 imaxish imax设备的极限通过电流峰 值（kA） （3） 1 高压断路器 高压负荷开关 局压隔离开关 热稳定 12tI2t 1ttItima ish通过攻备日勺二相短路/中击流（

21、kA） It一设备的 t秒热稳定电流 （kA） t设备的热稳定实验时间 I三相短路稳态电流（kA, 序号 3、4中用 A） 2 电流互感器 动稳定 KJ2Ii(3) Kes22I1Nish tma短路假想时间 热稳定 (KtI1N)2tI(3)2tima Kes动稳定倍数 动稳定 a1c K-热稳定倍数 3 母线 热稳定 AAI(3)Xtima 八fin1 C a1W次口人儿 C母线通过i（sh时受到的最 大计算应力 4 电缆和 绝缘导线 热稳定 AAI25m 八fin1 C A导体的截面 Amin导体满足热稳定的最 小截面 C-导体的短路热稳定系数 5 支柱绝缘于 动稳定 (3) Fa1Fc

22、 c 动稳定 FF(3) Fa1F Fa1绝缘子的最大允许载荷， 6 套管 绝缘子 热稳定 12tI(3)2t tI tima 为抗弯破坏载荷的 60% Fis；）通过时产生的最大 作用力 二、电气设备选择校验 1、10kV侧的短路计算值： I(3)Ilk3)6.37kA,：)16.24kA,I%)9.62kA I30S3。/3UN3988.58/(-310)230.28A 表 3.610kV侧电气设备 选择校验项目 额定电压 额定电流 额走开断电流 动稳定度 热稳定度 装置地点条件 参爹 U/kV I30/A Ik/kA Ish/kA I2t 数据 10 230.28 6.37 16.24

23、81.15 局压隔离开关 GN810T/400 10 400 40 1425980 高压断路器 SN10-10/630 10 630 16 40 2- 1641024 电压互感器 JDZ-10 10 - - - - 电流互感器 LQJ-10 10 400/5 - 160近0. 4=90.5 (750.4)21=900 高压熔断器 RN2-10 10 0.5 50 - - 避雷器 FS4-10 10 - - - - 根据上表校验，10kV所选设备均满足要求。 2、高压开关柜选择 04 用途 受电、馈电 额定电流(A 6304000 主回路 元器件 隔离开关 GN8-10 电流互感器 LQJ10

24、熔断器 R2-10 电压互感器 JDZ-10 根据所算的值，选择合适的电气设备并进行校验，如表 3.6所小。 图 3.4GG-1A(J)开关柜接线图 第五节配电所进出线的选择 一、概述 导线和电缆截面的正确选择是保障供电系统合理安全运行的基础，也是节约 成本的前提，所以进行选择时要考虑以下条件： 1、发热条件 当线路中的电流是最大容量设备产生的时候，导线和电缆（包括母线）的温 度，应限制在允许的温度范围之内。 2、电压损耗条件 当线路中的电流是最大容量设备产生的时候，导线和电缆上损失的电压，应限制在允许的损失电压范围之内。在工厂内较短的高压线路的情况下，电压损耗校验没得必要。 二、10kV架空

25、线的选择 在本次设计中，配电所的电压为10kV,所需线路的距离较短,际情况选择导线截面考虑发热条件。架空线路一般情况下采用铝绞线（根据工厂具体实际情况，最热月平均最高温度为流量*=335A130=150.69AI30=150.69A,因此满足发热条件。 四、10kV母线的选择 1、选择母线时需要校验动稳定和热稳定 动稳定 a1c 热稳定 AAminI.tima/C al一母线所能承受的最大硬力，材质是硬铜的为 70MPa c一母线通过iSh时受到的最大计算应力。 A导体的截面。 Amin一导体在热稳定条件下的最小截面。 I(3)一三相短路冲击电流。 tima一短路假想时间 timatk0.05

26、tktoptoc(3-17) 式中tk为实际短路时间，top为短路保护装置实际动作时间，toc为断路器的断路时间，对一般油断路器取0.2s cM/Wc (3-18)式中M为母线在i界通过时产生的最大弯矩(Nm),W为母线的截面系数当母线档数为12, MFl/8 (3-19) 当母线档数多于2时， I30 P30 2349 ,3UNcos.3100.9 150.69A (3-15) (3-16) 140MPa材质是硬铝为 MF(3)l/10;Fj3iS：)2l/a107N/A2(3-20) 式子(3-19),(3-20)中的l为母线的档距当母线水平放置时， Wb2h/6(3-21)式中b为母线截

27、面宽度，h为母线截面高度。 电缆的机械强度很好，不必校验其短路动稳定度10o 根据10kV母线处的电流电压等初选母线型号为LMY3(40乂4)Ia1=480AI30=230.28A符合要求。 (1)、母线热稳定校验 AminIt6.371032107563.4mm2c=21MP由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。 五、配电所曲线的选择 1、选择材料 在选择采用哪一种材料来作为电缆缆芯，考虑节约资源，采用铝芯电缆。经 查阅资料进行比较，本厂选用聚乙烯绝缘电缆11(交联型)来作为10kV电缆的材料。 2、选择经济截面 I30P302349150.69A .3UNcos.31009 通过资料可知在

28、一年之中，本厂有功负荷最长的利用时间为5000小时，所 3、校验发热条件 查表得YJV-95允许载流量(取本地区土壤中最热月平均温度200C) Ia1=266AI3O=150.69A,因此满足发热条件。 第六节主要设备继电装置的整定及保护 一、概述 按照国家的相关规定12:如果线路传输的电压是366kV,应进行相与相之间的短路保护， 每一相接地的保护，负荷过载的保护。 线路的相与相之间的短路保护，选用时间可以限制的过电流保护以及立即反应的电流速断保护。如果过电流保护的动作时间限制小于等于O50.75s时，不必装设电流速断保护。 二、继电保护装置的接线方式 1、两相两继电器式接线 此接线，当发生

29、短路时，至少有一个继电器要动作，从而使断路器跳闸。为 了表示此接线方式中，继电器电流IKA和电流互感器二次电流I2之间存在的关系，定义一个接线系数Kw13, def KWIKA,I2(3-22) 当一次电路发生任意相间短路时，Kw=1,即其保护灵敏度都相同。 2、两相一继电器式接线 工作时，通过电流互感器一、二次电流之差等通过继电器的电流。 发生三相短路时，流入继电器的电流相当于电流互感器第二次电流的 6 倍, 即KWJ3。 由于这种方式接线对各种故障所做出的反应不同，差于前面那一种的方式。 以通过查表可以得: 经济电流密度 故经济截面Aec 选标准截面95 2 jec1.73A/mm。 I3

30、0150.692 287.1mm jec1.73A/mm2ec 即选用YJV 95型交联聚乙烯绝缘电缆。 但是比前面那一种来说，少用一个继电器，因而简单又经济 三、继电保护装置的操作方式 直流操作电源以及交流操作电源都可以为继电保护装置提供电压。相比直流 操作电源而言，交流操作电源所需的成本少，便于运行，因而得到设计者的青睐。 交流操作电源供电的继电保护装置分两种操作方式： 1、直接动作式 断路器里的跳闸线圈YR作为直动式过流继电器存在着两种接线方式。进行工作时，通过YR的电流没有达到动作电流，就不会动作，当相与相之间产生短路时，由于YR的存在，断路器QF跳闸。这种操作方式存在着一个缺点：保护

31、灵敏度不够，因而很少应用1302、 “去分流跳闸”式 正常工作时，继电器中KA常闭触点的作用，会使没有电流经过跳闸线圈YR而断路器QF不会动作。当电路中，相与相之间产生短路时，电流继电器KA的 闭合状态改变为断开状态， 使得电流经过跳闸线圈YR引发断路器QF动作。 这就是所谓“去分流跳闸”。这种接线方式带来的好处就是操作简单，安全可靠，不过对电流继电器KA触点的能力有高的要求，受到工厂供配电系统设计者的喜欢13。 四、电流速断保护 1、电流速断保护的“死区” 在电力系统中，有时候会出现这种情况：线路两端上所产生的电流有可能不是短路时产生的电流，这时系统的保护不会做出反应，这说明一个重要的问题：

32、电流速断保护不可能把整个电力系统都保护好。我们把不能被保护的区域称为 “死区”14。 2、电流速断保护的灵敏度 电流速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下，线路首端的两相短路电流IE看成最小短路电流 Ik.min来计算。电流速断保护的灵敏度符合条件为 SpKW1.5-2(3-23) KJm 按GB500621992,SF1.5;按JBJ61996,32。 五、回路方案选择与继电保护的整定 1、高压短路器的操作机构控制与信号回路 短路器采用弹簧储能操作机构，可实现一次重合闸。 2、工厂的平均功率因数 配电所安装有功电能表和无功电能表，统计工厂的功能损耗，可得出工厂的 平均功率因数。 3、关于备用

33、电源线路的继电保护装置 (1)、安装过电流保护(反时限) 本文采用的过电流继电器：GL15型感应式，接线方式：两相两继电器式，操作方式：去分流跳闸。 过电流保护动作电流的整定 ILmax21302230.28460A,Krel1.3,Kre08,K400A/5A80, ieie 131 因此动作电流为：10P460A9.34A 0.880 因此过电流保护动作电流IOP整定为10Ao 整定过电流保护动作时间 t1t2t0.50.51s。 过电流保护灵敏系数的检验 1kmin0.8661k310.8666.375.52kA IOP1IOPKi/KW1080/1800A 因此其保护灵敏系数为：Sp=

34、5520A/800A=6.91.5,满足规定的灵敏系数1.5p 的要求。 第七节防雷及接地 一、概述 大家都知道雷电的危害。但是在电力的改造，城市电网的改造和变电站自动化系统的建设等方面，我们缺乏对设备的防雷接地保护的认识，引发了很多雷击事故，给人民、社会、国家带来了严重的影响。 1、电力线路的防雷与接地 (1)、输电线路防雷与接地 做好输电线路的防雷工作，应该从以下几个方面考虑：该线路中的电压级数、负荷特性、运行情况、地区是否经常打雷、土壤电阻率的高低。通过合理的比较,采用有效的防雷方式。 关于10kV及以下线路的防雷工作就是提高线路的绝缘程度，使之经得住雷击。对于那些绝缘程度不是很好的地方

35、可以使用避雷器，增设防雷保护线。 (2)、配电线路防雷与接地 如果线路是用来传输电能，可以使用避雷线或避雷器。系统中，电压大小不同采用的措施也不一样，不同的线路也是如此。 对于低压线路，在变压器出口处安装击穿保险器或低压避雷器，还要做好接 地要求接地电阻不大于4QO在低压电力网中， 中性点直接接地的中性线应接地于电源点。 低压配电线路干线和分支线的终端处应重复接地，要求每年接地电阻 不大于10Q,如果是较长的线路，重复接地应不少于3处。接户线上的绝缘装置应接地，这样可以有效的做好防雷工作，值得注意的是接地装置的电阻应小于30Q15。 (3)、电力电缆线路防雷与接地 电力电缆自身结构特点以及与另

36、外电气设备连接的要求，使得不同电压等级 拥有不同的防雷措施。 2、电气设备与电子设备的防雷与接地 变电所设备的防雷关键在于建筑物的防雷。按照相关规定，具有相同电 位的设备与建筑物要连在一起，避免形成电压差。因为打雷时，雷电所产生的电 流值非常大，一旦流经设备会带来很高的电位，对人和设备带来危害。因而等电位连接是非常有效的防雷措施之一。 二、防雷措施 1、配电所的防雷保护 (1)、直击雷防护 一般在配电所的屋顶都装有避雷针或避雷带，同时从避雷装置上引出两根线与变电所一起接地。 规定独立避雷针的接地装置的接地电阻RE10Q。通常装避雷针的杆塔附近， 采用36根长2.5m,直彳至50mmi勺钢管作一

37、排基多边形排列。管之间相差5m,打入地下，管顶地面0.8m接地管间接有40X4mm2的镀锌扁钢。引下线用40X4mm2的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔能具基础内的钢筋相焊接，上与避雷焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁钢，长1 5nl独立避雷针的接地装置与变电所接地装置的距离至少相差3m (2)、雷电侵入波的防护 在10kV高压配电室内装设有FS4-10型避雷器。 在10kV架空出线上，为了防止雷电波，可以每隔一间隔装有保护或将有绝缘性能的金属接地。 三、接地装置 1、确定接地电阻 1kV以上大电流的接地系统的接地电阻应满足以下条件 RE4Q（3-25） 2、接地装置的初

38、步方案 初步考虑围绕着变电所的四周打入钢管用来做接地导体，钢管距离变电所 34m,每根钢管的直径是50mm长度是2.5m%每根钢管之间的距离为5m,管间用40 x4mrm勺扁钢焊接。 3、计算单根钢管接地电阻 查相关资料得土质的电阻率p=100Q-m 单根钢管的接地电阻RE100Qm/25m40Q 4、确定接地钢管数和最终的接地方案 根据RE（1）/RE40/4100由于到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm长2.5m的钢管作接地体。以n=15和a/l2再查有关资料可得E0.66。因此可得 在本次设计中，采用的是与地面垂直和与地面水平的；在避雷装置及主变压器的四周装设与地面垂直的接地体，用来

39、疏散电流，需注意的是接地电阻应低于0.5Q。 主接地网采用是棒状的钢管，它的直径为50mm长度为2.5m用60X6的镀锌（热镀）扁钢把这些钢管连接成的是一个形状为圆环，钢管上端与地表的距离为0.8m,另外，在接地网靠近主变位置留一接地检查井。 接地网施工完毕后应进行实测，如果接地电阻R00.5Q,将运用降阻措 施。 第八节本章小结 本章主要介绍配电所的设计：配电所选择的地方所遵循的原则，配电所内房间规划的要求，对电气主接线设计需要遵循的原则和要求，通过比较法采用合理的接线方式，发生短路时电流的概念、危害、计算方法以及本设计中配电所发生短路时电流计算，通过相关的计算如何合理选择RE 120 (3

40、-24) RE（1）40 n 0.664 要想达到接地装置的均匀对称（环形）加1根，即选用16根钢管来作接地体选, 15 ,在初选15根钢管的基础之上再增 用40X4mm的扁钢连接。 相关的系统设备及怎么样检 验，配电所进出线路的方式与材质的选择，配电所内关于设备的采用继电装置的整定及保护，如何做好防止雷电袭击的保护。第四章车间变电所设计 第一节车间负荷计算及无功补偿 、车间负荷计算 根据第二章负荷计算的方法， 根据表2.2数据，可得各车间的计算负荷如下 1、车间1: 有功计算负荷： P30(1) K2P 2&0(1).i 0.9876.2kW78858kW 无功计算负荷： Q30(1) Kw

41、q 艺030(1).i 0951166kvar1107.7kvar 视在计算负荷： 2、车间2: S30(1) -P30(1) Q30(1) .788.5821107.721359.73kV A 有功计算负荷： P 30(2) K4 2%(2).i 0.9844kW759.6kW 无功计算负荷： Q30(2) Kwq 艺030(2).i 0.951090kvar1035.5kvar 视在计算负荷： 3、车间3: S30(2) ,P30(2)Q2O(2) 759.621035.521284.23kV A 有功计算负荷： P30(3) K2P 2与0(3).i 0.9383.6kW345.24kW

42、 无功计算负荷： Q30(3) Kwq 2Q30(3).i 095510.19kvar484.68kvar 视在计算负荷： 4、车间4: S 口0(3) P2Q2 30(3)30(3) .345.242484.682595.07kV A 有功计算负荷： P30(4) K2p E%(4).i 0.9287.7kW258.93kW 无功计算负荷： Q30(4) 2Q30(4).i 0.95387.5kvar368.13kvar 视在计算负荷： 5、车间5: S 口0(4) P30(4)Q30(4) ,258932368.132450.07kV A 有功计算负荷： P 30(5) 1 E%(5).i

43、 09218.5kW196.65kW 无功计算负荷： Q30(4) K 2030(4).i 0.95239.48kvar227.51kvar 视在计算负荷： S30(5) P30(5)Q30(5) ,196.652227.512300.72kV A 二、车间无功补偿 根据各车间的时间计算负荷，考虑同时系数(Kp=0.9,Kq=0.95)之后,车间1无功补偿计算结果如下： 1、补偿前的配电所功率因数 %788.58kW,Q3O(I)1107.7kvar,1359.73kVA 功率因数为：cos际788.58/1107.70.712 2、无功补偿容量 要实现功率因数由0.712到0.92的提高，需

44、要装设的补偿容量(并联电容器)Qc788.58(tanarccos0.712tanarccos0.92)kvar771.77kvar 取QC800kvar 根据要求，本次设计选用的电容柜的型号为WZ0.4-200/10-J,其正常工作时 的电压为400V,正常工作时的容量为200kvar。由此得出电容器的个数： nQc/qc800/2004 按照车间1的计算方法，可得各车间计算功率及电容补偿如表4.1. 表 4.1 各车间计算功率及电容补偿 车间 有功负荷 (kW) 无功负荷 (kvar) 视在功率 (kVA) 补偿电容容量 (kvar) 电容柜台数(台) 车间 1 788.58 1107.7

45、 1359.73 800 4 车间 2 759.6 1035.5 1284.23 800 4 车间 3 345.24 484.68 595.07 400 2 车间 4 258.93 368.13 450.07 200 1 车间 5 196.65 227.51 300.72 200 1 第二节车间变压器的选择 一、变电所变压器台数的选择 选用主变压器数量应满足以下要求： 电负荷对供电的可靠性。工厂中存在着对电能要求较高的设备，可以采用两台变压器，防止当一台变压器检修或故障，另一台变压器可以继续工作。采用一台变压器，也适用于只有二级而无一级负荷的变电所，但是需要有备用电源。 工厂中的负荷因季节不同

46、或者白天和晚上差异很大，变电所可以采用两台 变压器。 除此之外， 一般的车间变电所采用一台变压器。 虽然有的负荷为三级负荷的变电所， 但负荷集中、容量相当大，可以考虑两台或多台变压器。 在确定变电所主变压器台数时，应为负荷的发展留有一定的余地。 由于本厂各个车间的负荷定性为不重要的一般负荷，不要需要特殊的供电电源,所以从经济运彳T方式考虑，No1、No2、No5变电所设置两台变压器，其余皆设置一台变压器。 二、变电所主变压器容量的选择 变压器的容量ST(可近似地认为是其额定容量SN.T)应到达车间内所有用 电设备计算负荷00的需要，即STS30； 变电所内单一的主变压器的容量应该小于1000k

47、VA或者小于1250 kV-A。因为一方面是由低压开关断流强弱和发生短路时元件承受最大电动力所决定的，另一方面变压器更能靠近车间设备，有利于减少损耗，节约成本。 三、主变压器相数选择 主变压器的相数有三相和单相之分，选择哪一种要看设计变压器是否困难以及能否适用。 没有特殊情况的话，变电所的电压是330kV或以下的，变压器采用的相数是三相。 结合本厂实际容量，本厂变电所的变压器的相数是三相。 四、主变压器型号的选择 在正常环境的变电所，可选用油浸式变压器。首选低损耗的变压器，比如S9系列的变压器。 如果变电所所在地区存在沙尘或腐蚀性气体，首选的变压器可以做到防止 沙尘进入设备或不会受到该气体的腐

48、蚀，比如SL14等系列全密封变压器。 变电所是多层主体建筑，首选变压器具有不燃或难燃的性能，比如SF6型变压器。 变电所的供电电压不足或电压经常出现不稳定的状况，又想保证用电质 量，首选变压器是负载运行时能够对电压进行调节，比如SZL7等。 根据表2.2计算值，车间变电所的变压器选择如表4,2所示。 表 4.2 车间变电所所用变压器 车间变电所 变压器型号 负荷率 3=S30/Se 空载损耗 (kW 负载损耗 (kW 联结组号 台数及容 量(kV-A) No1 S9-800/10 (6) 0.91 1.4 7.5 Yyn0 2X800 No2 S9-800/10 (6) 0.86 1.4 7.

49、5 Yyn0 2X800 No3 S9-630/10 (6) 0.94 r1.2 6.2 Yyn0 P1x630 No4 S9-500/10 (6) 0.90 0.96 5.1 Yyn0 1X500 No5 S9-200/10 (6) 0.75 0.48 2.6 Yyn0 2X200 第三节短路电流计算及一次设备的选择 一、短路电流计算 1、车间1的短路电流计算 (1)、确定基准值 基准容量Sd=100MVA,基准电压Uc=0.4kV 而IdSd/(,3Uc)100MVA/(,30.4kV)144kV (2)、在短路电路中，元件的电抗标幺值 由第三章的第三小节中的计算可得 一* 电力系统的电抗

50、标幺值X10.5 、* 架空线路的电抗标幺值X20.363 电力变压器的电抗标幺值 由相关表查得U%=5因此* X&X5100MVA/(100800kVA)6.2534 发生短路时，电路的等效电路图如图4.1所示，图中对元件的序列号和电抗标幺值进行了标注 图 4.1 短路等效电路图 (3)、发生短路时， 总电抗标幺值 * X(k2)X1 k-2点的电路总电抗标幺值、每一相电流、容量 * X2X3X4/(X3X4)0.50.3636.25/23.988 三相短路电流周期分量有效值 (3) Ik2 其他三相短路电流 Id/X144kA/3.98836.1kA (k2) l(3)IIk3)136.1

51、kA ；)1.8436.1kA66.4kA I：；)1.0936.1kA39.3kA 三相短路容量 Sd * X (k2) 100MVA 3.988 25MVA E-13K-2 根据车间1的计算方法，同样可以算得其他车间(车间2、3、4、5)数据 如表4.3所小： 表 4.3 短路计算表 各车间短路计算点 三相短路电流/kA 三相短路容量 /MVA (3) 1k ,(3) (3) 广(3)ish I(3) 1sh S 车间 1 36.1 36.1 36.1 66.4 39.3 25 车间 2 36.1 36.1 36.1 66.4 39.3 25 车间 3 30.1 30.1 30.1 55.

52、4 32.81 20.9 车间 4 24.6 24.6 24.6 45.3 26.8 17.1 车间 5 10.78 10.78 10.78 19.8 11.8 7.5 二、一次设备的选择 对380V侧一次设备的选择的校验和对高压一次设备的选择的校验方法是 一样，本文中第三章第四节进行了说明，车间1选择校马如表4.4所示。 表 4.4380V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 热稳定度 苴/、 他 装置地 点条件 参数 UN 30 (3) 1K .(3) ish I21 ima 数据 380V 2065.9A 36.1kA 66.4 36.12X0. 7=278

53、7.1 一 次设备型号规格 额定参数 UNe 1Ne 1oc 1max It2t 低压断路器DW15-2500 380V 2500A 60kA 低压刀开关 HD13-2500 380V 2500A 电流互感器LMZJ1-0.5 500V 2500/5A 表4.4所选一次设备均满足要求。 根据车间1设备选择校验方法，选择其他各车间白一次设备如表4.5所示 表 4.5 各车间一次设备的选择 车间 低压断路器型号 低压刀开关型号 电流互感器型号 备注 车间 1 DW15-2500 HD13-2500 LMZJ1-0.5 - 车间 2 DW15-2000 HD13-2000 LMZJ1-0.5 - 车

54、间 3 DW15-1000 HD13-1000 LMZJ1-0.5 - 车间 4 DW15-1000 HD13-1000 LMZJ1-0.5 - 车间 5 DW15-600 HD13-600 LMZJ1-0.5 - 表4,5所选一次设备均满足各车间具体要求 第四节车间变电所布置 一、车间变电所的类型 为了满足人们对供电的需求，关于车间变电所进行了很多的设计，所以车间变电所有很多的类型，下面介绍常见的几种类型。 车间附设变电所有内附式和外附式两种。车间附设变电所能接近负荷中心，适用于生产面积比较紧凑、生产流程需要经常调整因而设备要作相应变动的生产车间。 车间内变电所具有以下优点：靠近设备中心、缩

55、短线路的距离，节约资源、降低能耗，适用于设备较大、设备中心居中部的多个车间。 虽然独立变电所方便运行维护而且安全，但所需费用较高，因此对于负荷小又分散，或需要远离易燃、易爆有腐蚀性气体及低洼积水的场所，一般需经全面技术经济比较来确定。 二、车间变电所所址的选择 根据第三章变配电所选择的一般原则及总体布置要求，结合前面所讲变电所 的类型，根据本厂的实际情况，选择车间变电所的所址。 No1变电所装设在薄膜车间内；No2变电所装设采用外附式；No3、No4变电所装设采用内附式；No5变电所装设采用独立式。 第五节车间变电所的继保装置的整定 一、主变压器的继电保护装置及低压侧的保护装置 1、装设瓦斯保

56、护 瓦斯保护其关键作用的是瓦斯继电器。当变压器遇到故障时，油箱内会产生少量的瓦斯或者出现油面下降的情况，这时立即动作；当发生严重的故障时，油箱内会出现很多的瓦斯，会导致跳闸。 2、装设反时限过电流保护 本文采用的过电流继电器：GL15型感应式，接线方式：两相两继电器式， 操作方式：去分流跳闸。 (1)、过电流保护动作电流的整定 iLmax2I302230.28460A,Kre11.3,Kre0.8,K2500/5500, 因此动作电流为：IOP1.31460A1.5A 0.8500 因此过电流保护动作电流IOP整定为1.5A。 (2)、过电流保护动作时间的整定 本变电所为设计中的最后一级装置，

57、过电流保护的反应时间可整定为最短 的0.5s。 (3)、过电流保护灵敏系数的检验 1kmin0.866I13)2/KT0.86636.1kA/(10kV/0.4kV)1.25kV 10Pl10PKKw1.5A500/1750A 因此其保护灵敏系数为：Sp1250A/750A1.71.5,满足规定的灵敏系数 1.5的要求。 3、低压侧低压开关 采用DW151的低压短路器，三相均有跳闸线圈，可以起到低压侧相与相之间保护，当设备过载运行时保护。 第六节防雷和接地 一、直击雷防护 在配电所的屋顶都装有避雷针或避雷带，同时要求避雷装置线与变电所一起接地。避雷针采用的镀了一层锌的圆钢，其直径为20mm避雷

58、带采用的是镀了一层锌的扁状钢，其规格为25mnx4mm 二、雷电侵入波的防护 在10kV电源进线的上安装避雷器，具型号为FS4-10型阀式。 在10kV架空出线上，为了防止雷电波，可以每隔一间隔装有保护或将有绝缘性能的金属接地。 三、变电所公共接地装置的设计 初步考虑围绕着变电所的四周打入钢管用来做接地导体，钢管距离变电所 34m,每根钢管的直径是50mm长度是2.5m,每根钢管之间的距离为5m,管 2. 与管之间用40 x4mm的扁状钢焊接。 1、计算单根钢管接地电阻 查相关资料得土质的电阻率p=100Q-m 可知单根钢管接地电阻RE(1)100Qm/25m40Q 2、确定接地钢管数和最后的

59、接地方案 根据RE(1)/RE40/410。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm长2.5m的钢管作接地体。以n=15和a/l2再查有关资料可得E=0.66。因此可得 40 653出，潴足RE4Q的要求。 第七节本章小结 本章主要介绍变电所的设计：对车间内设备的参数进行相关的负荷计算以及无功补偿，结合变压器的知识对变压器进行选择， 变电所发生电路时电流的计算以及一次设备的选择， 常见变电所的类型以及在选取变电所地址需要考虑的因素， 变电所里的有继电保护作用的装置的整定， 变电所如何做好防止雷电袭击的保护。 结论 本论文主要根据工厂供电的有关知识，通过查阅相关的资料以及唐老师的指导，完成

60、了塑料厂全厂总配电所的电气设计。通过这次设计，自己更加深刻地理 解了工厂供配电系统是如何运行，对以后进入社会，具有重要的现实意义。以下是本论文的主要工作。 从供电部门所获的资料，确定出本工厂的最佳供电电压：10kV。 根据设计任务书，对原始数据进行分析，确立最优的主结线设计方案。 主要电气设备选择：断路器、隔离开关、导线及母线截面和型号等设备以及对这些设备的检验。 配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择和设置布置图。 防雷接地设计：包括直击雷保护，雷电侵入波保护和公共接地装置设计。 必要的计算：包括系统负荷计算、短路计算、无功功率补偿计算以及根据全厂负荷分布情况，确立厂负荷分布情况，确立厂用