小型工廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計說明

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：小型工廠的供配電系統(tǒng)設(shè)計誠信承諾書本人慎重承諾和聲明：本人在畢業(yè)設(shè)計（論文）過程中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨立完成，沒有剽竊和抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點、思想和成果，未篡改研究數(shù)據(jù)，若有違規(guī)行為的發(fā)生，我愿接受學(xué)校處理，并承擔(dān)一切法律責(zé)任。論文作者簽名： 年 月 日 - 60 - / 66摘要電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要動力能源，是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。沒有電力，就沒有國民經(jīng)濟的現(xiàn)代化?，F(xiàn)代社會的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上的。電力供應(yīng)如果突然中斷，則將對這些用電部門造成嚴(yán)重的影響。工廠供配電設(shè)計的任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過合理的傳

2、輸、變換，分配到工廠車間中每一個用電設(shè)備上。因而工廠供配電的設(shè)計對于一個企業(yè)來說是相當(dāng)重要的，是企業(yè)生產(chǎn)出高品質(zhì)產(chǎn)品的硬件保證。在本設(shè)計中，依據(jù)給定的設(shè)計圍和基礎(chǔ)資料，對塑料制品廠全廠總配變電所進行了初步的電氣設(shè)計。通過負(fù)荷計算、無功補償、電氣主接線選擇、短路電流計算、電氣設(shè)備選擇、繼電保護與防雷裝置設(shè)計等一系列具體工作，按照課題的具體要求，使設(shè)計方案能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，體現(xiàn)了安全、可靠、靈活、經(jīng)濟的原則，為塑料制品廠供電的可靠性、安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行提供了強有力的保證。并根據(jù)設(shè)計要求，繪制了總配電所電氣主接線圖、15號車間變電所主接線圖和總配電所平面布置簡圖等有關(guān)設(shè)計圖紙。通過這次設(shè)計

3、，塑料制品廠的供配電系統(tǒng)的基本功能就實現(xiàn)了，從該廠附近的變電所取得10kV電源，通過設(shè)計中的配電所進行電力的傳輸分配到5個車間變電所，車間變電所把電壓從10kV變成400V給各個車間設(shè)備以與工廠生活提供電能。關(guān)鍵詞總配電所 主接線 變壓器 短路電流 繼電保護 ABSTRACTThepowerofelectricity is the major motive source of industrial production, material and technical basis of modern civilization. No electricity,no modern economy.

4、Modern society's information and network, arebased on the electrification of. If the sudden interruption of power supply, it will cause serious impact on these electricity sector. The mission of the factory power supply and distribution design is getting power source from the electric system and

5、 assign to each electricity using equipment of the factory workshop viareasonable transmission and transformation.Therefore,the factory power supply and distribution design is very important for an enterprise.It is also a high quality certificate of the production. In this design,I make a initial el

6、ectric design for the power distribution of the whole plastic products factory according to the provided range of design and basic material. To make sure that the design is conformance to the national criterion and to be safe,dependable flexible and economical,I do the design after a series of load

7、calculation,Reactivepower compensation,Electrical main wiring choice, Short-circuit current calculation, electrical equipment choice, relay-protection and prevent thunder according to the particular demand of the course. It also makes sure that the course of power supply is dependable,safe and econo

8、mical.At the same time,according to the demand,I have draw the main electrical power distribution by the total one-way wiring diagram,1 to 5 workshop substation main wiring diagramand the total distribution of the schematic layout.Through this design,supply and distribution system of the basic funct

9、ions of plastic products factory is achieved,to obtain power from 10kV substation near the plant,carried out by the design of the electric power transmission and distribution substation assigned to five workshops, the workshop substation the voltage from 10kV to 400Vinto each workshop to provide pow

10、er equipment and plant life.Key wordsTotal substation Electrical main wiring Transformer Short-circuit current Relay-protection目 錄前 言- 1 -第一章 緒論- 2 -第一節(jié) 工廠供電意義和要求- 2 -第二節(jié) 本廠的基本概況與設(shè)計要求- 2 -一、 生產(chǎn)任務(wù)與車間組成- 2 -二、 負(fù)荷性質(zhì)與負(fù)荷情況- 3 -三、供用電協(xié)議- 3 -四、本廠自然條件- 3 -第三節(jié) 本章小結(jié)- 4 -第二章 負(fù)荷計算與無功補償- 5 -第一節(jié) 供電電壓的選擇- 5 -第二節(jié) 負(fù)荷

11、計算- 5 -一、 負(fù)荷計算的定義與計算方法- 5 -二、 負(fù)荷計算結(jié)果- 7 -第三節(jié) 功率補償- 8 -一、 意義- 8 -二、 電容補償- 8 -三、 補償裝置選擇- 9 -第四節(jié) 本章小結(jié)- 10 -第三章 總配電所設(shè)計- 11 -第一節(jié) 配電所的位置與型式- 11 -一、 所址選擇的一般原則- 11 -二、 總體布置要求- 11 -第二節(jié) 主接線方案- 12 -一、 主接線的設(shè)計原則與基本要求- 12 -二、 電氣主接線的設(shè)計- 12 -第三節(jié) 短路電流計算- 13 -一、 產(chǎn)生短路電流的原因與危害- 13 -二、 短路電流計算的目的與計算方法- 13 -三、 短路電流計算- 14

12、-第四節(jié) 主要電氣設(shè)備選擇- 16 -一、 選擇條件- 16 -二、 電氣設(shè)備選擇校驗- 18 -第五節(jié) 配電所進出線的選擇- 19 -一、 概述- 19 -二、 10kV架空線的選擇- 20 -三、 備用電源電纜進線的選擇- 20 -四、 10kV母線的選擇- 21 -五、 配電所出線的選擇- 22 -第六節(jié) 主要設(shè)備繼電裝置的整定與保護- 23 -一、 概述- 23 -二、 繼電保護裝置的接線方式- 23 -三、 繼電保護裝置的操作方式- 23 -四、 電流速斷保護- 24 -五、 回路方案選擇與繼電保護的整定- 24 -第七節(jié) 防雷與接地- 25 -一、 概述- 25 -二、 防雷措施-

13、 26 -三、 接地裝置- 26 -第八節(jié) 本章小結(jié)- 27 -第四章 車間變電所設(shè)計- 28 -第一節(jié) 車間負(fù)荷計算與無功補償- 28 -一、 車間負(fù)荷計算- 28 -二、 車間無功補償- 28 -第二節(jié) 車間變壓器的選擇- 29 -一、 變電所變壓器臺數(shù)的選擇- 29 -二、 變電所主變壓器容量的選擇- 29 -三、 主變壓器相數(shù)選擇- 30 -四、 主變壓器型號的選擇- 30 -第三節(jié) 短路電流計算與一次設(shè)備的選擇- 30 -一、 短路電流計算- 30 -二、 一次設(shè)備的選擇- 32 -第四節(jié) 車間變電所布置- 33 -一、 車間變電所的類型- 33 -二、車間變電所所址的選擇- 33

14、-第五節(jié) 車間變電所的繼保裝置的整定- 33 -一、 主變壓器的繼電保護裝置與低壓側(cè)的保護裝置- 33 -第六節(jié) 防雷和接地- 34 -第七節(jié) 本章小結(jié)- 35 -結(jié)論- 36 -致- 37 -參考文獻- 38 -附 錄- 39 -一、英文原文- 39 -二、英文翻譯- 46 -三、工程設(shè)計圖紙- 52 -前 言畢業(yè)設(shè)計在大學(xué)的教學(xué)過程顯得非常重要，通過這次畢業(yè)設(shè)計進一步加深了在大學(xué)期間所學(xué)的工廠供電的認(rèn)識，理解并掌握了關(guān)于工廠的配電系統(tǒng)是如何進行規(guī)劃與設(shè)計，如何在國家相關(guān)規(guī)定下進行運行。作為大學(xué)學(xué)習(xí)中最后的一道難關(guān)，只有全方面地搜索關(guān)于供配電系統(tǒng)方面的知識以與向指導(dǎo)老師請教，才有可能攻克這道

15、難關(guān)。作為即將離校的我們，做好大學(xué)生涯最后一次學(xué)習(xí)，將會為我們的本科階段劃上一個完美的句號，我們的大學(xué)生涯也不會留下遺憾。這次畢業(yè)設(shè)計使我各個方面都得到了提升，包括獨立的分析問題，合理地采取解決方案，數(shù)據(jù)計算與計算機繪圖，為以后可能從事相關(guān)的工作做了一定的鋪墊。在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，電能扮演著極其重要的角色，電能與其他形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)換。做好電能輸送和分配這項任務(wù)，不僅可以節(jié)約成本，而且還可以提高經(jīng)濟效益，提高生產(chǎn)效率。電能是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，沒有了電能，就沒有可能實現(xiàn)現(xiàn)代化進程?，F(xiàn)代社會的各個方面都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題或停止工作，將會給用電用戶帶來嚴(yán)重的

16、影響，甚至造成傷害。因此做好工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計，顯得尤為重要。 本論文是關(guān)于某個塑料工廠在提供相關(guān)資料的情況下，通過正確的計算，設(shè)計出合理的變配電所，做好電力系統(tǒng)的保護以與防止雷電的保護措施。第一章 緒論第一節(jié) 工廠供電意義和要求在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，電能扮演著極其重要的角色。電能與其他形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。做好電能輸送和分配這項任務(wù)，不僅可以節(jié)約成本，而且還可以提高經(jīng)濟效益，提高生產(chǎn)效率。電能是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，沒有了電能，就沒有可能實現(xiàn)現(xiàn)代化進程?，F(xiàn)代社會的各個方面都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題或停止工作，將會給用電用戶帶來嚴(yán)重的影響，甚至造成傷害。所以設(shè)計出

17、安全有效的工廠供電與配電方案有利于擴大工廠的生產(chǎn)能力，減少支出，提高工廠效益，加快工廠的發(fā)展具有重要的意義。此外，還有利于國民經(jīng)濟的提高，加快現(xiàn)代化進程，為實現(xiàn)“中國夢”做出應(yīng)有的貢獻。因而從各個方面來講，做好工廠供配電工作都十分重要。為了使工業(yè)生產(chǎn)和生活有序的進行下去，實現(xiàn)用戶電能的要求，工廠供配電工作必須做到以下幾點：安全 可靠 優(yōu)質(zhì) 經(jīng)濟第二節(jié) 本廠的基本概況與設(shè)計要求1、 生產(chǎn)任務(wù)與車間組成表1.1生產(chǎn)規(guī)模與車間組成生產(chǎn)規(guī)模（萬噸）產(chǎn)品規(guī)格主要車間輔助車間與其它設(shè)施塑料制品薄膜、單絲、管材、等制品薄膜車間單絲車間管材車間注射車間原料庫、成品庫、包裝材料庫、注塑車間、備料復(fù)制車間、鍛工車

18、間、倉庫、機修模具車間、鍋爐房、等辦公樓等。2、 負(fù)荷性質(zhì)與負(fù)荷情況根據(jù)本工廠的實際情況，得出結(jié)論：生產(chǎn)車間為三班制，其余的為單班或兩班制。該廠全年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5000小時，屬于三級負(fù)荷。全廠包涵5個車間變電所，每個車間包涵其獨立的用電設(shè)備，全廠總的有功功率為，全廠總的無功功率為，全廠總的視在功率為。三、供電需求本工廠從位于該廠南側(cè)1公里的某變電所取得10千伏架空線路的電源。變電所的整定時間為2秒，本廠配電所應(yīng)不大于1.3秒。在總配變電所10千伏側(cè)計量。要求本廠的功率因數(shù)值在0.9以上。供電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)：變電所提供的電源系統(tǒng)為無限大，母線上的電壓為10千伏，發(fā)生短路時，容量為200兆伏

19、安。供電系統(tǒng)如圖1.1所示1。 圖1.1 供電系統(tǒng)圖 四、本廠自然條件1、氣象條件最高溫度為35°C。土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為20°C。年雷暴日為30天。土壤凍結(jié)深度為1.10米。主導(dǎo)風(fēng)向夏季為南風(fēng)。2、地質(zhì)與水文條件地表平坦，土壤的成分為極土，厚1.67米地下水位一般為0.7米。地耐壓力為20噸/平方米。 第3節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了安全有效的供電與配電對工廠的意義，一個合理的工廠電力系統(tǒng)所具備的要求，所要設(shè)計工廠的基本狀況：該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)產(chǎn)品需要的車間以與車間的設(shè)備，按照負(fù)荷對供電的要求劃分級別，與當(dāng)?shù)氐挠秒姴块T達成的供電協(xié)議以與工廠的自然條件

20、。第2章 負(fù)荷計算與無功功率第1節(jié) 供電電壓的選擇選擇工廠供電電壓時主要考慮以下幾個因素：供電電壓等級、工廠用電設(shè)備的容量、電壓和供電距離。配送路線長度和配送容量在一定的情況下，供電電壓與線路的電流成反相關(guān)，利用這一特點，可以降低線路投資和金屬的消耗，如表2.1所示表2.1 各級線路合理的輸送功率和輸送距離線路電壓/kV線路結(jié)構(gòu)輸送功率/kW輸送距離/km0.380.386610103566110220架空線電纜架空線電纜架空線電纜架空線架空線架空線架空線10017510003000200050002000100003500300001000050000100000500000.250.351

21、086201020503010050150200300本廠高壓配電電壓是10kV，對于那些用電設(shè)備所需的電壓是6kV，可通過專門的變壓器把10kV轉(zhuǎn)換成6.3kV，從而給設(shè)備供電。第2節(jié) 負(fù)荷計算1、 負(fù)荷計算的定義與計算方法1、定義計算負(fù)荷是人們假象中的負(fù)荷，在一定的時間，負(fù)荷的發(fā)熱量等于在工廠生產(chǎn)中，負(fù)荷在變動情況下所產(chǎn)生的熱量2。 尖峰電流指在持續(xù)時間為1秒的情況下，用電設(shè)備的最大電流2。 平均負(fù)荷為用電設(shè)備在一段時間所消耗的電能除以該段時間所得出的值2。2、負(fù)荷計算的方法負(fù)荷計算的主要方法：需要系數(shù)法，利用系數(shù)法，二項式。本設(shè)計將采用需要系數(shù)法予以確定。下面對需要系數(shù)法進行介紹：(1)

22、、基本公式有功計算負(fù)荷為： (2-1)無功計算負(fù)荷為： (2-2)視在計算負(fù)荷為：(2-3)計算電流為：(2-4)Kd -需要系數(shù)P30-有功計算負(fù)荷，單位為kWQ30-無功計算負(fù)荷，單位為S30-視在計算負(fù)荷，單位為cos-用電設(shè)備組的平均功率因數(shù)tan-用電設(shè)備組平均功率因數(shù)的正切值(2)、用電設(shè)備是多組的情況下，負(fù)荷的計算方法在計算多組有用設(shè)備或低壓母線的負(fù)荷時，要考慮各用電設(shè)備出現(xiàn)的最大負(fù)荷不是同一個時間。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其用功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計入一個同時系數(shù)和3。對車間干線，取=0.850.95=0.900.97對低壓母線，分兩種情況：由用電設(shè)備

23、組計算負(fù)荷直接相加來計算時，取=0.800.90=0.850.95由車間干線計算負(fù)荷直接相加來計算時，取=0.900.95=0.930.97總的有功計算負(fù)荷為：(2-5)總的無功計算負(fù)荷為： (2-6)以上兩式中的和分別為各組設(shè)備的有功和無功計算負(fù)荷之和?？偟囊曉谟嬎阖?fù)荷為：(2-7)總的計算電流為： (2-8)2、 負(fù)荷計算結(jié)果由表2.2所示數(shù)據(jù)可計算出全廠總負(fù)荷（參差系數(shù)取=0.9,0.95）。全廠總的有功計算負(fù)荷全廠總的無功計算負(fù)荷全廠總的視在計算負(fù)荷S30=表2.2 各車間用電設(shè)備與車間變電所負(fù)荷計算表序號車間或用電設(shè)備組名稱設(shè)備容量（kW）需要系數(shù)功率因數(shù)cos功率因數(shù)角正切tan計

24、算負(fù)荷有 功(千瓦)無功(千乏)視 在(千伏安)各車間380伏負(fù)荷(1)No1變電所1薄膜車間14000.60.61.338401117.21397.82原料庫300250.51.737.513153生活間100.8108084成品庫（一）250.30.51.737.513155成品庫（二）240.30.51.737.212.45614.396包裝材料庫200.30.51.73610.38127小計1509876.21166(2)No2變電所1單絲車間13850.60.61.308311080.31362.92水泵房與其附屬設(shè)備200.650.80.75139.716.253小計1405844

25、1090(3)No3變電所1注塑車間1890.40.61.3375.6100.55125.82管材車間8800.350.61.33308409.64512.53小計1069383.6510.19(4) No4變電所1備料復(fù)制車間1380.60.51.7382.8143.24165.452生活間100.8108083浴室30.8102.402.44鍛工車間300.30.651.17910.5313.855原料、生活間150.810120126倉庫150.30.51.174.55.2656.937機修模具車間1000.250.651.732543.2549.968熱處理車間1500.60.71.0

26、29091.8128.569鉚焊車間1800.30.51.735493.42107.910小計641287.7387.5(5)No5變電所1鍋爐房2000.70.750.88140123.2186.492試驗室1250.250.51.7331.2554.0662.443輔助材料庫1100.20.51.732238.0643.964油泵房150.650.80.759.757.3112.195加油站100.650.80.756.54.8758.1256辦公樓招待所、食堂150.60.61.33911.9714.987小計475218.5239.488全廠合計509926103393.17說明：根據(jù)

27、上表所提供的資料，No1、No2、No5變電所配帶兩臺變壓器，其余皆配帶一臺變壓器。第3節(jié) 功率補償1、 意義工廠有著大量的設(shè)備，這些設(shè)備中有些是屬于電感參數(shù)的負(fù)載，會降低功率因數(shù)。如果想要使功率因數(shù)達到工廠規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就需要進行無功功率的補償。通過此做法，可以采用容量小的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜。這不僅節(jié)約了電能，還提高了用電質(zhì)量和生產(chǎn)效率。另外進行了無功功率補償之后，主變壓器可以選取容量小的，這既可以減少變電所的初投資，又可降低工廠的電費付出。因為在我國，對工廠電費的收取與居民的不一樣，工廠電費分兩部分：一部分是根據(jù)主變壓器每月的容量,另一部分按照每月電能kW·h。由此可見，提高工廠功

28、率因數(shù)不僅有利于電力系統(tǒng)，而且節(jié)約工廠的成本。2、 電容補償1、補償前的配電所功率因數(shù)考慮同時系數(shù)（=0.9,0.95）之后，有功功率和無功功率分別為：P302349kWQ303223.5kvar視在計算負(fù)荷為： S303988.58kV·A功率因數(shù)為：cos2349/3988.580.5892、無功補償容量按規(guī)定，配電所的功率因數(shù)cos0.9，因此在配電所進行無功補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.9，這里取cos0.92。要使功率因數(shù)由0.589提高到0.92，需要裝設(shè)的補償裝置容量為取2400這就是配電所母線上所需補償裝置的容量。3、 補償裝置選擇常用的對無功功率因數(shù)進行提高的裝置都是

29、直接或間接并接于變配電所的母線上。下面介紹常用的三種補償裝置，如表2.3所示表2.3 三種補償裝置的比較補償裝置名稱工作原理優(yōu)點缺點同步調(diào)相機和同步電動機在空載運行條件下過勵磁時運行的情況一樣，將會提高系統(tǒng)的電壓4。可以根據(jù)實際情況改變無功功率，實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)。遇到系統(tǒng)故障，系統(tǒng)的電壓不僅能調(diào)整，而且系統(tǒng)的穩(wěn)定性將會提高運行維護復(fù)雜，有功功率損耗較大，即使調(diào)相機的容量小，但每千伏安容量的資耗也比較大。靜止補償器由可調(diào)電抗和電力電容器兩部分組成。電容器發(fā)出無功功率，電抗器吸收無功功率，要調(diào)節(jié)無功功率的大小和方向，可用電抗器和電容器進行調(diào)節(jié)4。一種動態(tài)無功功率補償裝置，具有技術(shù)先進、調(diào)節(jié)性能、使用

30、方便設(shè)備造價太高電力電容器在變電所母線上可接成三角形聯(lián)結(jié)和星形聯(lián)結(jié)，它所提供的無功功率值與所節(jié)點的電壓成正比4。裝設(shè)容量不受限制，運行時功率損耗較小 因此相比較以上三種無功補償裝置后，無功補償裝置可選用并聯(lián)電容器。本次設(shè)計選用BWF10.5-100-1W型5的電容器,其額定容量為100kvar,額定電壓為10.5kV，額定電容為2.89uF,相數(shù)為1。由此得出電容器的個數(shù)：第四節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了負(fù)荷計算是如何定義，負(fù)荷計算是怎么樣進行演算的，根據(jù)負(fù)荷計算的方法，對本工廠的設(shè)備參數(shù)進行應(yīng)有的計算，并用表格的形式繪制出來。另一方面介紹了無功補償?shù)母拍钆c意義，常用的進行無功補償?shù)难b置類型，通

31、過計算得出本次設(shè)計需要的補償?shù)娜萘亢脱b置。第3章 總配電所設(shè)計第1節(jié) 配電所的位置與型式1、 所址選擇的一般原則盡可能靠近設(shè)備中心，有利于節(jié)約成本，避免原材料的浪費。方便進出線，主要的是架空進出線方便。盡可能接近電源側(cè)，尤其是總降壓變電所和高壓配電所。方便設(shè)備的運輸，更需要注意運輸高低壓成套配電裝置。如果配電所所在地區(qū)天氣較熱或可能發(fā)生地震，要做好預(yù)防措施。如果配電所所在地區(qū)存有沙塵或有腐蝕性氣體，做好預(yù)防工作2、 總體布置要求配電所的總體布置是否合理關(guān)系到工廠生產(chǎn)和安全的問題。如果處理不當(dāng)，會降低工廠的生產(chǎn)效率，甚至帶來巨大的危害。對總體布置有五個原則：當(dāng)設(shè)備遇到故障需要進行維修時，能夠方便

32、人員操作。配電所的布置能使工廠的設(shè)備有效的運行，擴大工廠的生產(chǎn)能力。配電所要便于線路的布置，進出線路要方便于人員架設(shè)。盡量避免土地浪費，減少用于建筑的費用，提高工廠的效益能夠滿足工廠發(fā)展對電能的需求，適應(yīng)社會的發(fā)展。三、配電所平面布置圖圖3.1 高壓配電所平面布置圖第二節(jié) 主接線方案1、 主接線的設(shè)計原則與基本要求1、電氣主接線的設(shè)計原則變電所在電力系統(tǒng)的作用非常重要，首先考慮的是該系統(tǒng)能否安全運行，然后考慮的是建設(shè)的圍，容量的大小，電壓等級等條件，最后考慮的是經(jīng)濟性和方便程度。2、對主接線的基本要求 安全性能夠達到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，保障人身安全和設(shè)備安全5。 可靠性滿足工廠里面的設(shè)備對電能的需求，

33、特別是對電能要求較高的設(shè)備。 靈活性接線方式具有操作簡單，檢修方便。 經(jīng)濟性主接線簡單，費用低，成本少，節(jié)約資源。2、 電氣主接線的設(shè)計關(guān)于電氣主接線主要有單母線分段和單母線兩種6。然而選擇哪一種接線方式是由電壓高低和線路走向共同決定的。下面采用表格的形式進行對比，如表3.1所示兩種接線方式優(yōu) 點缺 點單母線接線接線簡單清晰，操作方便，所用設(shè)備比較少，投資少母線發(fā)生短路，會造成全部短路，如要檢修，該回路必須停電單母分段接線接線簡單，設(shè)備少，操作方便，減少母線故障影響圍相比較來言，要好一些表3.1單母線和單母線分段 根據(jù)本廠的實際情況，采用單母線分段，其接線方式如圖3.2。圖3.2單母線分段的接

34、線方式7該配電所有兩條10kV的電路進線來作為供電電源。一條是架空線，另一條是電纜線。其中架空線路取自110/10kV變電所，位于該廠南側(cè)1公里處。而電纜線是當(dāng)作備用電源，取自附近單位的聯(lián)絡(luò)線，以防萬一。第三節(jié) 短路電流計算1、 產(chǎn)生短路電流的原因與危害1、短路的原因雖然工廠要求安全地對設(shè)備提供電能，但是出現(xiàn)故障就會使設(shè)備停止運行，影響工廠的生產(chǎn)。短路屬于常見的故障，短路是指本應(yīng)該有差異的導(dǎo)電部分經(jīng)低阻相接不存在電位差。造成短路的主要原因：有帶電設(shè)備的絕緣工作沒做好，違反規(guī)定的操作，動物對線路的破壞等。2、短路的危害在發(fā)生短路后，產(chǎn)生很大的短路電流會出現(xiàn)在電力系統(tǒng)中，電流過大超過設(shè)備承受的最大

35、電流會使設(shè)備損壞，甚至發(fā)生火災(zāi)，另外短路會使系統(tǒng)的出現(xiàn)不穩(wěn)定的因素。由此可見，短路后所造成的影響很嚴(yán)重，如果不與時消除引起短路的因素，后果可想而知。2、 短路電流計算的目的與計算方法短路電流計算在于選用合適的電氣設(shè)備，同時便于校驗設(shè)備，以與對保護裝置進行整定計算。計算短路電流的方法：有位制法和標(biāo)幺制法，此次設(shè)計采用標(biāo)幺制法8。3、 短路電流計算1、計算公式標(biāo)幺制法：先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)容量：在工程設(shè)計常取=100MV·A?；鶞?zhǔn)電壓：一般取元件所在的短路計算電壓，即 (3-1)基準(zhǔn)電流 (3-2)基準(zhǔn)電抗 (3-3)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 (3-4)電力線路的電抗標(biāo)幺值 (3-

36、5)為導(dǎo)線電纜的單位長度電抗平均值 (查表3.2可得)。 表3.2 每相線路中以km為單位的電抗平均值 （/km）線路結(jié)構(gòu)線 路 電 壓35kV與以上610kV220/380V架空線路電纜線路0.400.120.350.080.320.066求出各主要元件的電抗標(biāo)幺值以后，利用其等效電路圖求出其總電抗標(biāo)幺值。在無限大容量系統(tǒng)中，發(fā)生三相短路時，電流中周期性的分量有效值的標(biāo)幺值8(3-6)由此可求得發(fā)生三相短路時，電路電流中周期性分量的有效值(3-7)在求出以后，可得三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流(3-8)求出發(fā)生三相短路時的沖擊電流，第一個周期整個短路電流的有效值(3-9)發(fā)生三相短路時的容量

37、(3-10)2、短路電流和短路容量計算(1)、確定基準(zhǔn)值取基準(zhǔn)容量=100MV·A，基準(zhǔn)電壓=10.5kV，基準(zhǔn)電流 (2)、在短路電路中，元件的電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值由給定數(shù)據(jù)得,因此 架空線路的電抗標(biāo)幺值 根據(jù)工廠實際資料，因此 發(fā)生短路時，電路的等效電路圖如圖3.3所示，圖中對元件的序列號和電抗標(biāo)幺值進行了標(biāo)注。圖3.3 短路等效電路圖(3)、短路電路中k-1點的總電抗標(biāo)幺值、每一相的電流、容量 總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量表3.3 短路計算表短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MV·Ak-16.376.37

38、6.3716.249.62115.87第四節(jié) 主要電氣設(shè)備選擇1、 選擇條件1、按工作電壓選擇電器額定電壓應(yīng)不低于所在電路額定電壓。2、按工作電流選擇一般電器額定電流應(yīng)不低于所在電路的計算電流。3、對開關(guān)類電氣設(shè)備應(yīng)考慮斷流性能 安裝地點的最大三相短路電流應(yīng)不大于設(shè)備的最大開斷電流。4、短路動穩(wěn)定度的校驗條件9 斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電抗器的動穩(wěn)定電流的峰值應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流，或其動穩(wěn)定電流有效值應(yīng)不小于可能的最大的短路沖擊電流即 ； (3-11) 電流互感器大多數(shù)給出動穩(wěn)定倍數(shù)其動穩(wěn)定度校驗條件為 (3-12)式中，為電流互感器的額定一次電流。5、短路熱穩(wěn)定度的校驗條件一

39、般的電器元件的熱穩(wěn)定度校驗條件為 (3-13) 該式中，為電器的熱穩(wěn)定電流；t為其熱穩(wěn)定時間；為通過電器時三相短路的穩(wěn)態(tài)電流；為短路發(fā)熱假象時間。電流互感器大多給出熱穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定時間t，其熱穩(wěn)定度校驗條件為 (3-14)表3.4 一次設(shè)備選擇校驗的項目與滿足的條件序號設(shè)備名稱電壓（kV）電流（A）斷流能力（kA或MV·A）短路穩(wěn)定度校驗動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度1高壓斷路器2高壓負(fù)荷開關(guān)3高壓隔離開關(guān)4低壓斷路器5低壓刀開關(guān)6熔斷器7電流互感器8電壓互感器9母線10電纜11支柱絕緣子12套管絕緣子選擇校驗的條件設(shè)備的額定電壓應(yīng)不小于裝置地點的額定電壓設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于通過設(shè)備的計算電流

40、設(shè)備的最大開端電流（或功率）應(yīng)不小于它可能開端的最大電流（或功率）按三相短路沖擊電流校驗按三相短路穩(wěn)態(tài)電流校驗備注校驗 不校驗 一般可不校驗表3.5 一次設(shè)備短路穩(wěn)定度校驗公式序號設(shè)備名稱校驗項目校驗公式符號含義1高壓斷路器高壓負(fù)荷開關(guān)高壓隔離開關(guān)動穩(wěn)定設(shè)備的極限通過電流峰值（kA）通過設(shè)備的三相短路沖擊電流（kA）It設(shè)備的t秒熱穩(wěn)定電流（kA）t設(shè)備的熱穩(wěn)定實驗時間三相短路穩(wěn)態(tài)電流（kA，序號3、4中用A）短路假想時間動穩(wěn)定倍數(shù)Kt熱穩(wěn)定倍數(shù)母線的最大允許應(yīng)力母線通過時受到的最大計算應(yīng)力導(dǎo)體的截面導(dǎo)體滿足熱穩(wěn)定的最小截面C導(dǎo)體的短路熱穩(wěn)定系數(shù)絕緣子的最大允許載荷，為抗彎破壞載荷的60%通過

41、時產(chǎn)生的最大作用力熱穩(wěn)定2電流互感器動穩(wěn)定熱穩(wěn)定3母線動穩(wěn)定熱穩(wěn)定4電纜和絕緣導(dǎo)線熱穩(wěn)定5支柱絕緣子動穩(wěn)定6套 管絕 緣 子動穩(wěn)定熱穩(wěn)定2、 電氣設(shè)備選擇校驗1、10kV側(cè)的短路計算值：， 根據(jù)所算的值，選擇合適的電氣設(shè)備并進行校驗，如表3.6所示。表3.6 10kV側(cè)電氣設(shè)備選擇校驗項目額定電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)UN/kVI30/AIk/kAIsh/kA數(shù)據(jù)10230.286.3716.2481.15高壓隔離開關(guān)10400_40高壓斷路器SN10-10/630106301640電壓互感器JDZ-1010-電流互感器LQJ-1010400/5-1600.4=9

42、0.5(750.4)1=900高壓熔斷器RN2-10100.550-避雷器FS4-1010-根據(jù)上表校驗，10kV所選設(shè)備均滿足要求。2、 高壓開關(guān)柜選擇04用途受電、饋電額定電流（A）6304000主回路元器件隔離開關(guān)GN8-10電流互感器LQJ10熔斷器R2-10電壓互感器JDZ-10圖3.4 GG-1A(J)開關(guān)柜接線圖第5節(jié) 配電所進出線的選擇1、 概述導(dǎo)線和電纜截面的正確選擇是保障供電系統(tǒng)合理安全運行的基礎(chǔ)，也是節(jié)約成本的前提，所以進行選擇時要考慮以下條件：1、發(fā)熱條件 當(dāng)線路中的電流是最大容量設(shè)備產(chǎn)生的時候，導(dǎo)線和電纜(包括母線)的溫度，應(yīng)限制在允許的溫度圍之。2、電壓損耗條件當(dāng)線

43、路中的電流是最大容量設(shè)備產(chǎn)生的時候，導(dǎo)線和電纜上損失的電壓，應(yīng)限制在允許的損失電壓圍之。在工廠較短的高壓線路的情況下，電壓損耗校驗沒得必要。2、 10kV架空線的選擇 在本次設(shè)計中，配電所的電壓為10kV，所需線路的距離較短，根據(jù)實際情況選擇導(dǎo)線截面考慮發(fā)熱條件。架空線路一般情況下采用鋁絞線（LJ）。根據(jù)工廠具體實際情況，最熱月平均最高溫度為35。查表LJ-120允許載流量=335A=150.69A，滿足發(fā)熱條件。 線路的電壓損耗為（，,線路長1km）線路的電壓損耗百分值為因此所選LJ-120型鋁絞線滿足電壓損耗要求。3、 備用電源電纜進線的選擇1、選擇材料在選擇采用哪一種材料來作為電纜纜芯，

44、考慮節(jié)約資源，采用鋁芯電纜。經(jīng)查閱資料進行比較，本廠選用聚乙烯絕緣電纜（交聯(lián)型）來作為10kV電纜的材料。2、選擇經(jīng)濟截面通過資料可知在一年之中，本廠有功負(fù)荷最長的利用時間為5000小時，所以通過查表可以得：經(jīng)濟電流密度 。故經(jīng)濟截面選標(biāo)準(zhǔn)截面95 mm2，即選用YJV-95型交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。3、校驗發(fā)熱條件查表得YJV-95允許載流量（取本地區(qū)土壤中最熱月平均溫度200C）=266A>=150.69A,因此滿足發(fā)熱條件。4、 10kV母線的選擇1、選擇母線時需要校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定動穩(wěn)定 (3-15) 熱穩(wěn)定 (3-16)母線所能承受的最大硬力，材質(zhì)是硬銅的為140MPa,材質(zhì)是硬鋁

45、為70MPa。母線通過時受到的最大計算應(yīng)力。A導(dǎo)體的截面。導(dǎo)體在熱穩(wěn)定條件下的最小截面。三相短路沖擊電流。短路假想時間。 (3-17)式中為實際短路時間，為短路保護裝置實際動作時間，為斷路器的斷路時間，對一般油斷路器取0.2s。 (3-18)式中為母線在通過時產(chǎn)生的最大彎矩（N·m），為母線的截面系數(shù)當(dāng)母線檔數(shù)為12， (3-19)當(dāng)母線檔數(shù)多于2時，； (3-20) 式子(3-19)，(3-20)中的l為母線的檔距當(dāng)母線水平放置時， (3-21)式中b為母線截面寬度，h為母線截面高度。電纜的機械強度很好，不必校驗其短路動穩(wěn)定度10。根據(jù)10kV母線處的電流電壓等初選母線型號為LMY

46、3(40×4) =480A=230.28A 符合要求。(1)、母線熱穩(wěn)定校驗mm2母線滿足熱穩(wěn)定要求。(2)、動穩(wěn)定校驗該10kv母線處的假設(shè)母線水平平放，檔距為900mm，檔數(shù)大于2，相鄰兩相母線的軸線距離為160mm。三相短路時的最大電動力母線在F(3)作用時的彎曲力矩為M= =257×0.9/10=23.13N·m母線的截面系數(shù)為W=b2h/6=0.042×0.004/6=1.1×10-5m3故母線在三相短路時所受到的計算應(yīng)力為=M/W=23.13N·M/1.1×10-5m3=21MPa而硬鋁母線（LMY）的允許應(yīng)力為

47、 =70MPa=21MPa由此可見該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。5、 配電所出線的選擇1、選擇材料在選擇采用哪一種材料來作為電纜纜芯，考慮節(jié)約資源，采用鋁芯電纜。經(jīng)查閱資料進行比較，本廠選用聚乙烯絕緣電纜11（交聯(lián)型）來作為10kV電纜的材料。2、選擇經(jīng)濟截面通過資料可知在一年之中，本廠有功負(fù)荷最長的利用時間為5000小時，所以通過查表可以得：經(jīng)濟電流密度 。故經(jīng)濟截面選標(biāo)準(zhǔn)截面95 mm2，即選用YJV-95型交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。3、校驗發(fā)熱條件查表得YJV-95允許載流量（取本地區(qū)土壤中最熱月平均溫度200C）=266A>=150.69A,因此滿足發(fā)熱條件。第6節(jié) 主要設(shè)備繼電裝置的

48、整定與保護1、 概述按照國家的相關(guān)規(guī)定12：如果線路傳輸?shù)碾妷菏?66kV，應(yīng)進行相與相之間的短路保護，每一相接地的保護，負(fù)荷過載的保護。線路的相與相之間的短路保護，選用時間可以限制的過電流保護以與立即反應(yīng)的電流速斷保護。如果過電流保護的動作時間限制小于等于s時，不必裝設(shè)電流速斷保護。2、 繼電保護裝置的接線方式1、兩相兩繼電器式接線此接線，當(dāng)發(fā)生短路時，至少有一個繼電器要動作，從而使斷路器跳閘。為了表示此接線方式中，繼電器電流和電流互感器二次電流之間存在的關(guān)系，定義一個接線系數(shù)13, (3-22)當(dāng)一次電路發(fā)生任意相間短路時，=1，即其保護靈敏度都一樣。2、兩相一繼電器式接線工作時，通過電流

49、互感器一、二次電流之差等通過繼電器的電流。發(fā)生三相短路時，流入繼電器的電流相當(dāng)于電流互感器第二次電流的倍，即。由于這種方式接線對各種故障所做出的反應(yīng)不同，差于前面那一種的方式。但是比前面那一種來說，少用一個繼電器，因而簡單又經(jīng)濟。3、 繼電保護裝置的操作方式直流操作電源以與交流操作電源都可以為繼電保護裝置提供電壓。相比直流操作電源而言，交流操作電源所需的成本少，便于運行，因而得到設(shè)計者的青睞。交流操作電源供電的繼電保護裝置分兩種操作方式：1、直接動作式斷路器里的跳閘線圈YR作為直動式過流繼電器存在著兩種接線方式。進行工作時，通過YR的電流沒有達到動作電流，就不會動作，當(dāng)相與相之間產(chǎn)生短路時，由于YR的存在，斷路器QF跳閘。這種操作方式存在著一個缺點：保護靈敏度不夠，因而很少應(yīng)用13。2、“去分流跳閘”式正常工作時，繼電器中KA常閉觸點的作用，會使沒有電流經(jīng)過跳閘線圈YR，而斷路器 QF不會動作。當(dāng)電路中，相與相之間產(chǎn)生短路時，電流繼電器KA的閉合狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，使得電流經(jīng)過跳閘線圈YR，引發(fā)斷路器QF動作。這就是所謂“去分流跳閘”。這種接線方式帶