《某工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計》11000字

-PAGEV-某工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計摘要電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和居民生活的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來,又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用;電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟,又便于控制、調(diào)節(jié)和測量,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。在現(xiàn)代社會中，信息技術(shù)和前沿科學(xué)無一不是建立在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)的上面，所以電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國家經(jīng)濟與社會生活中極為重要。一個現(xiàn)代的工廠同樣也離不開供電系統(tǒng)的支持。本次設(shè)計為某工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計，對設(shè)計中的若干問題：負荷計算、功率補償、變壓器數(shù)量與容量的選擇、主接線方案、短路電流的計算、高低壓設(shè)備的選擇與校驗、防雷與接地等幾方面設(shè)計進行了闡述，根據(jù)所選的電氣設(shè)備畫出變電所的主接線圖。該工廠變電所采用10kV電源進線（有備用電源），采用兩臺1250kV·A容量的變壓器，采用并聯(lián)電容器進行低壓集中補償，在對短路電流等計算的基礎(chǔ)上，進行電氣設(shè)備的選擇與校驗，再根據(jù)相關(guān)的國家技術(shù)標準，對變電所進行防雷與接地裝置的設(shè)計。關(guān)鍵詞：工廠供配電；負荷計算；功率補償；防雷與接地目錄摘要 II1緒論 11.1課題的背景與意義 11.2國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀 11.3課題的主要內(nèi)容 22負荷計算和無功補償 32.1計算負荷 32.2無功補償 113變電所變壓器與主接線方案的選擇 153.1變電所主變壓器的設(shè)計 153.2變電所主接線方案的選擇 164短路電流的計算 184.1短路的后果 184.2短路計算的目的與意義 184.3短路等效電路圖 184.4計算K-1點的短路電流 204.5計算K-2點的短路電流 214.6短路電流計算表 215高低壓電氣設(shè)備與母線的選擇與校驗 235.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 235.2高壓一次設(shè)備的選擇與校驗 255.3低壓一次設(shè)備的選擇與校驗 265.4母線的選擇與校驗 266變電所的防雷與接地設(shè)計 286.1變電所的防雷 286.2變電所的接地設(shè)計 30結(jié)論 32參考文獻 34附錄1緒論1.1課題的背景和意義電能作為現(xiàn)在整個工業(yè)生產(chǎn)與國民生活的主要能源和核心動力。主要是由于電能很容易從其他形式的能量經(jīng)過相應(yīng)的設(shè)備處理轉(zhuǎn)化為電能，并很容易通過電氣設(shè)備轉(zhuǎn)化為熱能、光能、機械能等其他形式來讓人類社會有使用效應(yīng)的能量。在電能的輸配環(huán)節(jié)中，人們可以智能監(jiān)控、輕易調(diào)節(jié)、較為普遍的經(jīng)濟應(yīng)用，對整個車間生產(chǎn)的自動化流程非常契合。電能能被整個人類社會普遍接受并使之應(yīng)用于現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)和整個國民日常經(jīng)濟生活中。據(jù)《2020年全球電力報告》世界主要的主權(quán)國家總的發(fā)電量中得出，中國仍舊是全球市場上電力生產(chǎn)最多的而且在增幅上也是領(lǐng)先其他競爭者的國家，自從2011年起始，中國的總發(fā)電量就持續(xù)的穩(wěn)居世界第一的位置，并逐年拉大與后一名美國的差距。發(fā)電量的增幅一方面也反映了國民生產(chǎn)總值的變化，因為電能生產(chǎn)出來就是因為需求存在，能轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟效應(yīng)。在工業(yè)化進程中，對工廠電能的研究就不曾停止，如何在保證正常生產(chǎn)需求的情況，在經(jīng)濟上最大程度的提高電能的使用效率。在安全上，盡最大的努力保證人身安全與設(shè)備安全，盡可能的去避免電路系統(tǒng)的短路。與選擇設(shè)備考慮現(xiàn)在的電力需要，預(yù)計將來發(fā)展設(shè)備是否也能滿足需求。工廠供配電就是供應(yīng)和分配工廠電能的一個持續(xù)性的過程，對整個工廠的正常運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。現(xiàn)代化的工廠都離不開電能，不管是在生產(chǎn)過程還是行政管理上，電能都是現(xiàn)階段最適合與實用的能源。1.2國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀在20世紀70年代開始，國外就對配電自動化技術(shù)投入大量的資金和人員進行理論研究與具體實踐，總體上分為了前后三個發(fā)展階段，初始階段：這個階段主要是讓相關(guān)的自動化開關(guān)的電氣設(shè)備能夠彼此間相互配合來實現(xiàn)饋線自動化技術(shù)的過程，其中重要的設(shè)備有重合器與分段器等。發(fā)展階段：便隨著對先進算力的要求，計算機技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，基于饋線監(jiān)控終端、通信網(wǎng)絡(luò)和配電站的應(yīng)用系統(tǒng)從而研發(fā)出來。最后階段：可以實時應(yīng)用與生產(chǎn)管理應(yīng)用同時進行的配電網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)開始大行其道，它包含了整個配電網(wǎng)的調(diào)度、運行、生產(chǎn)的整個過程。相比之下，在配電網(wǎng)技術(shù)上的理論研究國內(nèi)起步就比較晚，最早時期的理論研究在80年代，適用于中國特殊國情，能夠在國內(nèi)實際使用的供配電站的綜合自動化系統(tǒng)，在清華大學(xué)的電機工程學(xué)院被成功的研發(fā)出來。并成功的在山東的變電站投入運行。進入21世紀，在對高爐供配電自動化系統(tǒng)設(shè)計中，中南大學(xué)的控制工程系教授確定了整個系統(tǒng)硬件采用總線結(jié)構(gòu)的分散式集中組屏的方法進行架構(gòu)，選擇一體化的通訊管理機器和多模光纖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。形成了供配電系統(tǒng)的基本模式。1.3課題的主要內(nèi)容本次課題設(shè)計的主要內(nèi)容為：一、根據(jù)對該工廠的用電具體情況進行計算，使用需要系數(shù)法進行負荷計算，對比補償因數(shù)進行相關(guān)無功功率的補償計算，再根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)要求設(shè)計補償方案。二、根據(jù)該工廠的總的負荷，并考慮到變配電所的未來發(fā)展和用電的安全等來確定主變壓器的容量和臺數(shù)；三、根據(jù)當?shù)仉娏ο到y(tǒng)和各車間變配電所的供給和各車間變配電所的供給與配送的需求關(guān)系，從安全可靠、經(jīng)濟靈活等方面來進行變配電所電氣主接線方案的選擇；四、選擇合適的短路計算點，采用標幺制法進行三相短路電流的計算，為后面設(shè)備的選擇與校驗提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。五、考慮一次電路在正常與短路情況下，從設(shè)備安全、運行穩(wěn)定、經(jīng)濟實惠等方面來進行變配電所一次電氣設(shè)備的選擇。六、根據(jù)相應(yīng)的技術(shù)指標來進行變配電所的防雷保護與接地裝置的設(shè)計，確保電氣設(shè)備使用時的安全可靠。七、按照相應(yīng)的畫圖標準，使用AutoCAD軟件繪制供電系統(tǒng)電氣原理圖。2負荷計算和無功補償計算負荷的目的是為了使得計算電流通過線路時，線路中的設(shè)備和導(dǎo)線不會因為發(fā)熱而損毀。2.1計算負荷該工廠的各車間負荷計算表如表2.1所示表2.1車間負荷計算表序號車間名稱計算負荷P30計算負荷Q301空調(diào)機房（一）98.672.32廠務(wù)公用站房136.895.63TG車間163.7137.54鍋爐房10780.25水泵房108.690.56污水處理廠53.647.27TA車間151120.28空壓站134.2100.19空調(diào)機房（二）95.677.210冷凍機（一）192.7145.611冷凍機（二、三）185.415112制冷站10582.213照明用電107.590.62.1.1空調(diào)機房（一）視在計算負荷為S30(1)=(P30(1))2由（2.1）式代入數(shù)據(jù)得S30計算電流為I30(1)=S30(1)3由（2.2）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.2廠務(wù)公用站房視在計算負荷為S30(2)=(P30(2))由（2.3）式代入數(shù)據(jù)得

S計算電流為I30(2)=S30(2)由（2.4）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.3TG車間視在計算負荷為S30(3)=(P由（2.5）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(3)=S30(3)3由（2.6）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.4鍋爐房視在計算負荷為S30(4)=(P30(4)由（2.7）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(4)=S30(4)3由（2.8）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.5水泵房視在計算負荷為S30(5)=(P30(5)由（2.9）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(5)=S30(5)3由（2.10）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.6污水處理廠視在計算負荷為S30(6)=(P由（2.11）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(6)=S30(6)由（2.12）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.7TA車間視在計算負荷為S30(7)=(P由（2.13）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(7)=S30(7)由（2.14）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.8空壓站視在計算負荷為S30(8)=(P30(8)由（2.15）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(8)=S30(8)3由（2.16）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.9空調(diào)機房（二）視在計算負荷為S30(9)=(P30(9)由（2.17）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(9)=S30(9)3由（2.18）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.10冷凍機（一）視在計算負荷為S30(10)=(P30(10)由（2.19）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(10)=S30(10)由（2.20）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.11冷凍機（二、三）視在計算負荷為S30(11)=(P由（2.21）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(11)=S30(11)由（2.22）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.12制冷站視在計算負荷為S30(12)=(P由（2.23）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(12)=S30(12)由（2.24）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.13照明用電等效三相有功功率P等效三相無功功率Q視在計算負荷為S30(13)=(P30(13)由（2.25）式代入數(shù)據(jù)得S計算電流為I30(13)=S30(13)由（2.26）式代入數(shù)據(jù)得I2.1.14全廠負荷計算計算總的負荷時應(yīng)代入一個同時系數(shù)p和q進行計算總的有功功率和無功功率。照明用電負荷應(yīng)等效為三相負荷計算總的三相有功功率計算負荷為P總的三相無功功率計算負荷為Q總的視在功率為S總的計算電流為I2.2無功補償2.2.1無功補償?shù)脑碛捎谠诠S內(nèi)，有很多的感應(yīng)電動機、電弧爐、氣體放電燈等感應(yīng)負載，以及感應(yīng)功率變壓器，使工廠的功率因數(shù)降低。如果設(shè)備的潛在性能得到充分開發(fā)，設(shè)備的運行性就能夠得到提高，那設(shè)備的自然功率因數(shù)自然就得到了提高，但如果仍未達到工廠功率因數(shù)要求，則有必要考慮增設(shè)無功補償裝置。圖2.1功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系圖2.1展示的是功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系。假設(shè)功率因數(shù)由cosφ提高到cosφ'，這時在用戶需要用的有功功率P30不變的條件下，無功功率將由Q30減小為Q'30，視在功率將由S302.2.2無功補償?shù)挠嬎銏D3.1可知，要使功率因數(shù)由cosφ提高到cosQc=Q30-或Qc=?qc上式（2.28）中，?qc稱為無功補償率，或比補償容量，?qc=tanφ-tan計算出需要的補償容量之后，能夠依據(jù)選擇的并聯(lián)電容器容量qcn由于本次設(shè)計中要求cosφcos因此在需要進行無功補償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償。為使高壓側(cè)的功率因數(shù)大于或等于0.90，則低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90,取:Q取Qc=900kvar,選擇18個BWF10.5-則補償后變壓所低壓側(cè)的視在計算負荷為：S'變壓器的功率損耗為：??變壓器高壓側(cè)計算負荷為：P'QS'無功功率補償后，工廠的功率因數(shù)稱為：cos符合設(shè)計任務(wù)的要求cosφ最終選擇使用18個BWF10.5-50-1的并聯(lián)電容三角形聯(lián)結(jié)進行無功補償使用。主要是因為三角形接線是，電容器組所接的是線電壓，它的補償?shù)男Ч刃切蔚囊靡恍?，還可以將諧波阻擋于系統(tǒng)的外邊。讓它只出現(xiàn)在電容器的內(nèi)部。3變電所變壓器與主接線方案的選擇3.1變電所主變壓器的設(shè)計3.1.1變電所主變壓器臺數(shù)的選擇為了選擇較為準確的主變壓器臺數(shù)，通常會去考慮幾個影響比較大的方面：1)要滿足電力用戶對負荷供電穩(wěn)定性的需求。如果說在整個變壓站中二級負荷比較多，要使用兩臺變壓器進行并列供電，以確保在碰到其中一臺變壓器出現(xiàn)意外不能正常工作時，還有一臺變壓器能夠持續(xù)地為二級負荷提供電力。如果變電站中只有二級負荷而沒有一級負荷，變電站就只能用一臺變壓器，并能夠有備用電源，不管是自行準備還是在低壓側(cè)敷設(shè)聯(lián)絡(luò)線與其他的變電站相連作為備用電源。2)對于特定季節(jié)負荷改變較大或早晚時間負荷改變較大且實際運行實惠的變電站，也可以選擇兩臺變壓器。3)除了前面講述的相關(guān)情況外，對于普通的車間變電站要使用一臺變壓器。如果變壓站是負荷都在一個較小范圍且容量也比較可觀。也可以使用兩臺及兩臺以上的變壓器，即使都是三級負荷。4)在選擇變電站主變壓器的數(shù)量的過程中，盡可能想到變電站未來發(fā)展，留出一定的空間。本此課題中工廠負荷多數(shù)為三級負荷，為了確保二級負荷的供電可持續(xù)，可以從相鄰的變電站用聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。從經(jīng)濟型的角度考慮，所以該廠可以選擇一臺主變壓器設(shè)計比較合理，可是對于小型工廠變電所，國標設(shè)計規(guī)定單臺變壓器的設(shè)備容量不得大于1250kV·A，而在負荷計算時變壓器的低壓側(cè)計算視在容量S'30(2)=1839.2kV·A>12503.1.2變電所主變壓器容量的選擇裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量SN·T1）隨便一臺變壓器獨自運行時，都可以滿足總計算負荷S30的大約60%到70S2）任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負荷的需要，即S由于S'301SN·T≥（0.6~0.7）×2267.6=（1360.6~1587.3且SN·T≥408.5為滿足上述要求，可以選擇兩臺S9-1250/10（6）型低損耗配電變壓器。其技術(shù)參數(shù)如下表3.1。表3.1S9-1250/10（6）變壓器的技術(shù)參數(shù)型號額定容量/kV·A一次額定電壓/kV二次額定電壓/kV聯(lián)結(jié)組標號空載損耗/W負載損耗/W空載電流（%）阻抗電壓（%）S9-1250/10（6）1250100.4Dyn112000110002.553.2變電所主接線方案的選擇在變壓器高低壓側(cè)都采用單母線段的變電站主接線。主要原因從下圖中可以知道，在一般的條件中，兩段高壓母線既能夠通過連接運行，也能分段運行。這種形式的主接線能夠通過切換開關(guān)的操作使變電站的供電盡快的恢復(fù)過來，在其中一個變壓器出現(xiàn)意外或者電源的輸入電力線路出現(xiàn)了故障的時候。圖3.1、圖3.2為高低壓側(cè)母線分段的變電站主接線圖。圖3.1高壓側(cè)為單母線分段的變電所主接線圖圖3.2低壓側(cè)為單母線分段的變電所主接線圖4短路電流的計算4.1短路的后果通常短路之后，正常電流會比系統(tǒng)電路中出現(xiàn)的短路電流小很多，在特別大的電力系統(tǒng)中，短路電流可以高達幾萬安培或者幾十萬安培。這會使得整個電路遭受不可逆的變化，電路中的電氣設(shè)備和元件受到損壞，造成經(jīng)濟損失，更嚴重的情況會出現(xiàn)人員傷亡。在短路的時候，保護裝置會采取動作將故障段及只與之串聯(lián)的電路切斷，使得后續(xù)電路失去電能供應(yīng)，最靠近電源的地方發(fā)生短路，范圍更大的元件就會失去電能供應(yīng)，從而遭遇的經(jīng)濟損失就會更大。由上可知，電路短路的影響特別的大，對此一定要可能的去消除可能引發(fā)短路的各種情況，4.2短路計算的目的與意義計算短路電流主要是能夠讓短路事故的損失和影響規(guī)模都控制在一定范圍內(nèi)，進行變電所與電力系統(tǒng)的設(shè)計時一定要進行短路電流的相關(guān)計算。在設(shè)備的選擇與校驗提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，選擇與校驗設(shè)備的性能不能在電路中穩(wěn)定運行。讓電氣設(shè)備即使在最嚴重的斷路事故中，也能將損失與影響控制在最低限度內(nèi)。在選擇主接線方案提供最相關(guān)的理論數(shù)據(jù)。能在準確和快速的在整定與保護裝置的幫助下切除發(fā)生的故障。短路電流的計算是進行電氣設(shè)備、母線等選擇與校驗的重要參考依據(jù)，保證線路的長期穩(wěn)定運行。4.3短路等效電路圖在一般的供電系統(tǒng)中各主要電路元件含有電力系統(tǒng)、電力線路和電力變壓器的阻抗計算。其他的比如說供電系統(tǒng)中的母線、線圈型電流互感器一次繞組、低壓斷路器過電流脫扣器等的阻抗及開關(guān)觸頭的接觸電阻，對于電力系統(tǒng)（電源）、電力線路和電力變壓器的阻抗來說非常的小，在計算過程中基本可以忽略不計。在忽略上面說的阻值后，計算電流比實際值偏大一些，但較大的計算電流正好可以用來校驗電氣設(shè)備，使其能夠穩(wěn)定的安全運行。確定基準值取Sd=100MV·A，Uc1=10.5kV,II計算在短路電流中各主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值：由查閱資料得Soc=500M·VAX架空線路的電抗標幺值：由查閱相關(guān)資料得XX電力變壓器的電抗標幺值：由查閱相關(guān)資料得UkX繪制短路等效電路如圖4.2所示，圖4.2上標注了各個元件的標號和電抗標幺值，明確了短路計算點的位置。其中各個短路計算點的選擇通常來講要使得需要進行校驗的元件盡量的使盡可能大的短路電流能夠順利通過。如果說一段導(dǎo)體的阻抗較小到能夠可以不去考慮時，短路電流在這一段范圍是能夠作相等處理的，如變壓器高壓側(cè)、變壓器低壓側(cè)，設(shè)備接入段等；也方便加上斷路器作繼電保護。本次短路電流計算點用變壓器高壓側(cè)作K-1點、變壓器低壓側(cè)作K-2點。工廠配電系統(tǒng)的短路計算電路，如圖4.1圖4.1工廠配電系統(tǒng)的短路計算電路圖4.2短路等效電路圖4.4計算K-1點的短路電流1）總電抗標幺值X2)三相短路電流周期分量有效值I3)其他三相短路電流IiI4)三相短路容量S4.5計算K-2點的短路電流1）總電抗標幺值XX2)三相短路電流周期分量有效值I3)其他三相短路電流IiI4)三相短路容量S4.6短路電流計算表通過對K-1點、K-2點的三相短路計算，得出各點的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4.1短路計算表短路計算點三相短路電流/KA三相短路電容容量/MV·AIIIiISK-11.831.831.834.672.7633.3K-228.828.828.853.031.420.05高低壓電氣設(shè)備與母線的選擇與校驗5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則在一般的變電站里，電氣設(shè)備的類型是比較的多，即使相關(guān)設(shè)備的工作情況和運行條件都會不盡相同，在選擇這些電氣設(shè)備的基本條件是一樣的。選擇電氣設(shè)備的一般條件是確保電氣設(shè)備在正常條件下能夠可靠的工作，即使在在短路的條件下也不會被損壞。即根據(jù)長期工作狀況進行選擇，根據(jù)短路工作狀況進行驗證。電氣設(shè)備按長期工作狀況選擇，有以下幾個方面可以參考：1）使用環(huán)境條件使用場景條件主要包括設(shè)備的安裝場景（室內(nèi)和室外）、環(huán)境溫度、海拔高度、相對濕度等，還要考慮灰塵防護、水汽防護、爆炸防護、火災(zāi)防護等要求。即根據(jù)安裝場景的不同，可分為室內(nèi)型和室外型兩種。2）額定電壓設(shè)備安裝地點電網(wǎng)的最高工作電壓UW·max應(yīng)不高于電氣設(shè)備的額定電壓UU3）額定電流設(shè)備安裝地點電網(wǎng)的最高工作電流IW·max應(yīng)不高于電氣設(shè)備的額定電流II按短路工作狀況進行校驗，電氣設(shè)備按短路工作狀況進行校驗，主要包括以下幾個方面：1）動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定是對電氣設(shè)備能夠經(jīng)受多大短路電流力效應(yīng)的客觀體現(xiàn)，而滿足動穩(wěn)定的條件是imax≥i或Imax≥Is式（5.1）與式（5.2）中，imax、Imax分別為電氣設(shè)備允許通過的最大電流峰值和有效值，可查相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本；is2）熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)的能力，滿足熱穩(wěn)定的條件是It2t≥式（5.3）中，It電氣設(shè)備在時間t內(nèi)的熱穩(wěn)定電流（kA）；I∞為三相短路穩(wěn)態(tài)短路電流（kA）；t為廠家給出的熱穩(wěn)定實驗時間（s）；tima為假想時間（s）。I3）斷流能力校驗斷路器及熔斷器等電氣設(shè)備都會具有在有最大短路電流通過能夠有力的將電路切斷的能力。因此，在選擇使用相關(guān)的設(shè)備時，都要讓它的額定開斷容量或額定開斷電流大于其安裝處的最大三相短路容量或短路電流，即Ioc>Ik或Soc>Sk式（5.4）與（5.5）中，Ioc、Soc分別為斷路器在額定電壓下的最大開斷電流（KA）和開端容量（MV·A），可查相關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本；Ik(3)、Sk在進行高低壓電氣設(shè)備的選擇過程中，要根據(jù)項目的具體的狀況去選擇比較經(jīng)濟高效、可以保證設(shè)備的長久運行安全與操作人員的人身安全。5.2高壓一次設(shè)備的選擇與校驗高壓一次設(shè)備一定要讓它在一次電路正常條件下可靠工作和在短路條件下也能夠工作的要求，運行維護成本較低，滿足當前與長遠的需求。本次設(shè)計的高壓一次設(shè)備的選擇如下表5.1所示表5.1高壓一次設(shè)備的選擇表校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定熱穩(wěn)定項目參數(shù)UIIiI計算數(shù)據(jù)1068.71.834.677.37少油戶內(nèi)斷路器SN10-10II10100031.5801984.5高壓隔離開關(guān)GN8-10T/20010200—25.5500高壓熔斷器RN2-10100.550——電壓互感器JDZ-1010/0.1————電流互感器LQJ-1010100/5—31.881電壓互感器JDZJ-1010————注：tima=tk=少油戶內(nèi)斷路器SN10-10II的動穩(wěn)定參數(shù)imax為80kA，動穩(wěn)定校驗滿足imax≥ish(3)。熱穩(wěn)定參數(shù)It=31.5kA，t=2S，It2t=31.52×2=1984.5kA2·S。熱穩(wěn)定校驗滿足It2t≥I∞2tima。高壓隔離開關(guān)GN8-10T/200的動穩(wěn)定參數(shù)imax5.3低壓一次設(shè)備的選擇與校驗低壓一次設(shè)備的選擇與高壓一次設(shè)備的選擇類似。低壓一次設(shè)備一定要讓它在一次電路正常條件下可靠工作和在短路條件下也能夠工作的要求，運行維護成本較低，滿足當前與長遠的需求。。本次設(shè)計的低壓一次設(shè)備的選擇如表5.2所示表5.2低壓一次設(shè)備的選擇表校驗項目電壓電流斷流能力動穩(wěn)定熱穩(wěn)定項目參數(shù)UIIiI計算數(shù)據(jù)380189928.853.01825低壓斷路器DW15-2500380250060——低壓刀開關(guān)HD13-2000/303802000———電流互感器LMZJ1-0.51250/55002000———電流互感器LMZ1-0.5500/55002000———刀熔開關(guān)HR3-200/32380200———注：校驗方法如表5.1下方注解。5.4母線的選擇與校驗（1）按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面線路的計算電流為I導(dǎo)體材料優(yōu)先選擇鋁線，年最大負荷利用小時4600h，查經(jīng)濟電流密度表得jecA選用與84mm2接近的標準截面70（2）校驗發(fā)熱條件查鋼芯鋁絞線的允許載流量表得LGJ-70型的允許載流量（室外、25℃）Ial（3）校驗機械強度查架空線路按機械強度要求的最小允許導(dǎo)線截面積得：10kV鋼芯鋁絞線在非居民區(qū)的最小允許截面積為16mm2，因此所選的（4）校驗動穩(wěn)定性鋼芯鋁絞線是軟導(dǎo)線，所以不需要校驗動穩(wěn)定。選擇LGJ-70作為10kV母線。6變電所的防雷與接地設(shè)計6.1變電所的防雷雷電，主要是由于大氣層中的正負電荷劇烈摩擦，會發(fā)生放電現(xiàn)象，電力系統(tǒng)中的一些線路、電氣設(shè)備又或者是高層建筑物遭受到雷擊或者是雷電感應(yīng)而引發(fā)電力系統(tǒng)的過電壓現(xiàn)象。雷電沖擊波的電壓值會非常的大，時間雖然短暫，但破壞性十分巨大。因此對供電系統(tǒng)的危害極大，必須加以防護。閃光接收器是一種金屬物體，專門用來接收直接的閃電(閃電)。與閃光相連的金屬棒稱為閃光棒和避雷針。避雷線，俗稱避雷線，也稱架空地面。閃光技術(shù)帶，俗稱閃光帶，俗稱防雷帶。閃光金屬網(wǎng)，俗稱閃電網(wǎng)，俗稱閃電網(wǎng)。本次設(shè)計任務(wù)會使用避雷針加上引下線和接地的裝置進行防雷的保護。使得建筑物可以避免雷電擊中。避雷針它主要作用是去接引雷電而使得建筑物其他部分免受雷擊，它會產(chǎn)生一個巨大的感應(yīng)電場，這個感應(yīng)電場是雷電對避雷針的靜電感應(yīng)而產(chǎn)生。它能夠讓雷電場產(chǎn)生異變，是的雷電向各自不可測的方向吸引到避雷針的針尖，流經(jīng)接地引下線再通過接地裝置將極大的雷電電流宣泄到大地里。使得建筑物能夠在雷雨天氣中免遭雷電襲擊。雖然它的名稱是叫做避雷針，實際上它是為建筑物避雷，自身去接引雷電，引導(dǎo)雷電電流，接引至地下的一類裝置。避雷針的結(jié)構(gòu)如果使用鍍鋅圓鋼的材質(zhì)。那如果避雷針的針長1m在以下時，它的直徑應(yīng)該至少為12mm、如果避雷針的針長1～2m時，那它的直徑應(yīng)該至少為16mm。避雷針的結(jié)構(gòu)如果使用鍍鋅鋼管的材質(zhì)。那么避雷針針長在1m以下時，它的直徑應(yīng)該至少為20mm，避雷針針長如果在1～2m時，那么直徑應(yīng)該至少為25mm。避雷針一般安裝在支柱上或者是在建筑物頂端，在下端會與接地引下線相連再連接接地裝置。這里根據(jù)防護等級在10kV母線上選取FZ-10型避雷針，380V母線上選取YH-0.5/2.6。避雷針在頂端的接引雷電的空間范圍，可以用它來表示避雷針的對建筑物的保護能力。在我國防雷保護領(lǐng)域就有《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》來進行明確，該規(guī)范使用了IEC常用的“滾球法”來確定空間范圍?！皾L球法”，顧名思義的理解就為挑選一個半徑為hr的球體，該球就被稱之為滾球，按照接受防雷保護的建筑物部分滾動，如果球體沒有接觸接受防雷保護部分，只會接觸到避雷針或者地面，那么該部分就在避雷針的防雷保護范圍內(nèi)。滾球半徑hr表6.1按建筑物防雷類別確定滾球半徑建筑物防雷類別滾球半徑h第一類防雷建筑物30第二類防雷建筑物45第三類防雷建筑物60工廠內(nèi)建設(shè)的變配電所，屬于第二類防雷建筑物，滾球半徑應(yīng)取hr圖6.1單支避雷針的保護范圍變電站建設(shè)時是14m×10m×10m的長方體建筑，避雷針的高度為10m。計算的滾球半徑為hr=45m，而h=10m+10m=20m，hx故避雷針在變電所房頂?shù)乃奖Ｗo半徑為：r而變配電所頂部最遠一角距離避雷針的水平距離為r由此可見，變配電所屋頂?shù)谋芾揍樋梢酝耆Ｗo這一變配電所。其中支架高8.5m，接閃器高1.5m。內(nèi)徑為16mm的鍍鋅圓鋼，接地引下線選截面12mm×4mm扁鋼。接閃器和引下線做防腐處理。6.2變電所的接地設(shè)計6.2.1接地阻值要求因為變配電所為1kV以上的小電流接地裝置且與1kV以下的系統(tǒng)共用接地裝置，查閱電力裝置要求的工作接地電阻值表，此變電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)同時滿足以下兩個條件：RE≤120VI且R（6.1）式中IEI計算得到IR此變電所的接地電阻應(yīng)為RE6.2.2接地裝置的初步設(shè)計方案現(xiàn)在初始假設(shè)在變電站的實際建筑附近，距離變電所的墻體大概2～3m，打入一圈直徑為50mm、長為2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根。鋼管間用40mm×4mm的扁鋼焊接相連。計算每根鋼管的接地電阻，查土壤電阻率參考值可知，黃土的ρ=200Ω·mR確定接地的鋼管數(shù)和最后的接地方案，根據(jù)RE1/RE=80/4Ω=20,并考慮到管間電流屏蔽效應(yīng)的影響，因此初步選擇30根管徑為50mm、長為2.5m的鋼管作接地體。以n=30n接地體需要進行相鄰間距的對稱式布置，現(xiàn)在選擇34根直徑是50mm、長是2.5m的鋼管作接地體，使用40mm×4mm的扁鋼焊接相連接，環(huán)形布置。6.2.3校驗短路熱穩(wěn)定度鋼線的熱穩(wěn)定系數(shù)查閱資料得C=70，其滿足短路熱穩(wěn)定度的鋼接地線的最小允許截面積（mm2），其為A鋼接地線的截面積A該剛接線短路熱穩(wěn)定度滿足條件，符合標準。結(jié)論完成本次課程設(shè)計的過程里，使我熟悉了對一個工廠進行供電的整體過程，既鞏固了所學(xué)知識，又使我對這些知識的認識更加深刻，知識之間的聯(lián)系更加緊密；同時還學(xué)會了如何查閱文獻資料和各類手冊。在設(shè)計工廠的一次系統(tǒng)時，首先應(yīng)該計算各個車間的計算負荷，然后根據(jù)實際情況，決定各個車間應(yīng)該怎么分配為其供電的變電所，確定變電所供電容量后，選擇變壓器的臺數(shù)和容量，在這個過程中，需要去查閱《常用供配電設(shè)備選型手冊》，這個手冊包括變電所和變壓器的選擇，設(shè)計完這些以后，后面的電氣設(shè)備選擇與校驗，短路電流計算和變電所防雷保護及接地裝置等的設(shè)計計算與相關(guān)設(shè)備的校驗，都可以通過查閱《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》來進行設(shè)計，通過對系統(tǒng)電氣原理圖的繪制，對于如何熟練地使用CAD軟件也有了自己的一些技巧。通過本次課程設(shè)計，讓我熟練掌握了如何使用這些手冊，也讓我意識到查閱資料和閱讀材料的重要性，對自己閱讀能力也有了更高的要求。同時，也讓我覺得實踐對于設(shè)計的重要性，腦想的想法可以無邊無際，但在現(xiàn)實的環(huán)境就要考慮各種參數(shù)的影響，在遇見自己實踐出的結(jié)果與預(yù)期的結(jié)論明顯不符時，耐心的從每個步驟里去查找錯誤的原因，去分析此次的問題。今后，應(yīng)該多多地參與實踐，通過實踐去提高自己的能力，更新自己的知識庫，讓自己不與社會脫軌，能更好的做好每一件事。參考文獻[1]王語園,戴明.塑料廠變電所一次側(cè)配電設(shè)計[J].電子質(zhì)量,2017.[2]王文莉，架空線路導(dǎo)線截面選擇方法的探討[J].廣東水利水電,2006.[3]夏泉，北京東城和北新橋變電站電壓等級的選擇比較[J].華北電力技術(shù),1999.[4]張志偉,王曉龍,