某工厂总配变电所及配电系统设计14687.docx

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1、重庆大学网网络教育学学院 毕业设计计（论文）题目 某某工厂总配配变电所及及配电系统统设计 学生所在校校外学习中中心四川遂遂宁校外学学习中心批次 层次次 专业2201601、专专科起点本本科、电气气工程及其其自动化学 号号 W14200345 学 生生 杨敏 指 导 教教 师 董光德德 起 止 日日 期 20016.02.14-20016.4.8 摘 要在国民经济济高速发展展的今天，电能的应应用越来越越广泛，生产、科科学、研究究、日常生生活都对电电能的供应应提出更高高的要求，因此确保保良好的供供电质量十十分必要。论文注重理论联系实际，理论知识力求全面、深入浅出和通俗易懂，实践技能注重实用性，可操

2、作性和有针对性。 本设计选择进行了一个模拟的中小型工厂10/0.4kV、容量为2149.01KVA的降压变电所，区域变电站经10KV双回进线对该厂供电。该厂多数车间为三班制。本厂绝大部分用电设备属长期连续负荷，要求不间断供电。全年为306个工作日，年最大负荷利用小时为6000小时。属于二级负荷。 论文论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接

3、线方案及高低设备与进出线。 本论文共分部分包括：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和形式选择、变电所主变压器的台数、类型容量及主接线方案的选择、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、变电所电气主结线图、工厂二次回路方案的选择继电保护的设计与整定以及防雷、接地设计：包括直击雷保护、行波保护和接地网设计。关键词：负负荷计算 短路计计算 主接接线 无功功补偿 设备选择择目 录中文摘要11 引言112 原始材材料分析22.1 工工厂供电设设计的一般般原则22.2 工工程概况222.3 供供电条件222.4全厂厂负荷计算算333 无功功功率的补偿偿及变压器器的选择43.1 就就地补偿443.2低压

4、压集中补偿偿443.3 变变压器的选选择及高压压集中补偿偿554 主接线线设计64.1 主主接线设计计的原则664.2 变配电所所主接线方方案的经济济指标75 短路电电流计算85.1 短短路电流的的计算886 变电所所的一次设设备选择和和校验1226.1高压压设备器件件的选择及及校验1126.1.11断路器的的选择与校校验126.1.22隔离开关关的选择与与校验136.1.33电流互感感器选择与与校验（高高压侧电流流互感器）136.1.44 电压互互感器的选选择与校验验146.1.55 高压熔熔断器的选选择与校验验146.1.66避雷器的的选择146.1.77 100kV进线线与各车间间变电所

5、进进线的校验验1146.2低压压设备器件件的选择及及校验1166.3各车车间的进线线装设低压压熔断器2206.4母线线的选择与与校验2216.4.11高压母线线选择与校校验216.4.22低压母线线选择与校校验226.5绝缘缘子和套管管选择与校校验2236.5.11户内支柱柱绝缘子236.5.22穿墙套管管2247 变配电电所得布置置与机构设设计2448 防雷装装置及接地地装置设计计2558.1直击击雷保护2258.2配电电所公共接接地装置的的设计2258.3行波波保护2269 二次回回路方案的的选择及继继电保护的的整定计算算269.1 二二次回路方方案的选择择2269.2 变变电所继电电保护

6、装置置配置2279.2.11 电力线线路继电保保护279.2.22变压器继继电保护配配置2810 结束束语300参考文献301 引言工厂供电，就是指工工厂所需电电能的供应应和分配，亦称工厂厂配电。众众所周知，电能是现现代工业生生产的主要要能源和动动力。电能能既易于由由其它形式式的能量转转换而来，又易于转转换为其它它形式的能能量以供应应用：电能能输送的分分配既简单单经济，又便于控控制、调节节和测量，有利于实实现生产过过程自动化化。因此电电能在现代代工业生产产及整个国国民经济生生活中应用用极为广泛泛。按照工厂厂供电技术术以及所所满足的必必须原则进进行初步设设计、技术术设计和施施工设计等等三个阶段段

7、去实行。满满足所给的的负荷条件件、供电条条件、技术术条件和设设备的选择择的可行性性。必须遵遵守国家的的有关规程程和标准，执行国家家的有关方方针政策，包括节约约能源、节节约有色金金属等技术术经济政策策。应做到到保障人身身和设备的的安全、供供电可靠、电电能质量合合格、技术术先进和经经济合理，应采用效效率高、能能耗低、性性能较先进进的电气产产品。应根根据工程特特点、规模模和发展规规则，正确处理理近期建设设与远期发发展的关系系，做到远近近结合，以近期为为主，适当考虑虑扩建的可可能性。必必须从全局局出发，统筹兼顾顾，按照负荷荷性质、用用电容量、工工程特点和和供电地区区的条件等等，合理确定定设计方案案。在

8、工厂里，电能虽然然是工业生生产的主要要能源和动动力，但是他在在产品成本本中所占的的比重一般般很小（除除电化工业业外）。电电能在工业业生产中的的重要性，并不在于于它在产品品成本中或或投资总额额中所占的的比重多少少，而在于工工业生产实实现电气化化以后可以以大大增加加产量，提高产品品质量，提高劳动动生产率，降低生产产成本，减轻工人人的劳动强强度，改善工人人的劳动条条件，有利于实实现生产过过程自动化化。从另一一方面来说说，如果工厂厂的电能供供应突然中中断，则对工业业生产可能能造成严重重的后果。因此，做好好工厂供电电工作对于于发展工业业生产，实现工业业现代化，具有十分分重要的意意义。由于于能源节约约是工

9、厂供供电工作的的一个重要要方面，而能源节节约对于国国家经济建建设，也具有重重大的作用用。此外，在供电工工作中，应合理地地处理局部部和全局、当当前和长远远等关系，既要照顾顾局部的当当前的利益益，又要有全全局观点，能顾全大大局，适应发展展。按负荷荷性质、用用电容量、工工程特点和和地区供电电条件等，合理确定定设计方案案。工厂供供电设计是是整个工厂厂设计中的的重要组成成部分。工工厂供电设设计的质量量直接影响响到工厂的的生产及发发展。作为为从事工厂厂供电工作作的人员，有必要了了解和掌握握工厂供电电设计的有有关知识，以便适应应设计工作作的需要。由由此可见，一个好的的供配电设设计是一个个工厂能顺顺利投产、运

10、运行、盈利利的基石。对对于一个工工厂来说，一套好的的供配电设设计是必须须有的。由由于能源节节约是工厂厂供电工作作的一个重重要方面，而能源节节约对于国国家经济建建设具有十十分重要的的战略意义义，因此做好好工厂供电电工作，对于节约约能源、支支援国家经经济建设，也具有重重大的作用用。2 原始材材料分析2.1 工工厂供电设设计的一般般原则按照国家标标准GB5500522-95 供配电电系统设计计规范、GGB500053-994 110kv及及以下设计计规范、GGB500054-995 低低压配电设设计规范等等的规定，进行工厂厂供电设计计必须遵循循以下原则则：（1）遵守守规程、执执行政策。必须遵守国国家

11、的有关关规定及标标准，执行国家家的有关方方针政策，包括节约约能源，节约有色色金属等技技术经济政政策。（2）安全全可靠、先先进合理。应做到保障障人身和设设备的安全全，供电可靠靠，电能质量量合格，技术先进进和经济合合理，采用效率率高、能耗耗低和性能能先进的电电气产品。（3）近期期为主、考考虑发展。应根据工作作特点、规规模和发展展规划，正确处理理近期建设设与远期发发展的关系系，做到远近近结合，适当考虑虑扩建的可可能性。（4） 全全局出发、统统筹兼顾。按负荷性质质、用电容容量、工程程特点和地地区供电条条件等，合理确定定设计方案案。工厂供供电设计是是整个工厂厂设计中的的重要组成成部分。工工厂供电设设计的

12、质量量直接影响响到工厂的的生产及发发展。作为为从事工厂厂供电工作作的人员，有必要了了解和掌握握工厂供电电设计的有有关知识，以便适应应设计工作作的需要。2.2 工工程概况化纤毛纺厂厂10kVV配变电所所供电给织织造车间、染染整车间、锅锅炉房、食食堂、水泵泵房、化验验室及其他他车间变电电所。已知知工厂三班班制工作，年最大负负荷利用小小数60000h，其中织造造车间、染染整车间、锅锅炉房为二二级负荷。二二级负荷是是指中断供供电将在政政治上、经经济上造成成较大的损损失的用电电设备。在在条件允许许的情况下下，二级负荷荷应有两条条线路供电电，例如煤气气站的鼓风风机、100吨以下的的电弧炼钢钢炉的低压压用电

13、设备备和刚玉冶冶炼电炉变变压器等，中断供电电可能造成成主要设备备损坏或大大量产品报报废2.3 供供电条件（1）供电电部门可提提供双回路路10kVV电源，一用一备备。（2）电源源1进线处处三相短路路容量1220MVAA，进线电缆缆长约1550米。电电源2进线线处三相短短路容量1100MVVA，进线电缆缆长约1220米。（3）采用用高供高计计，要求月平平均功率因因数不小于于0.9，。要求计计量柜在主主进开关柜柜之后，且第一柜柜为主进开开关柜。（4）为其其他车间变变电所提供供2路100kV电源源出线，容量每路路800kkVA。（5）配变变电所设于于厂区负荷荷中心，为独立式式结构，有人值班班。低压供供

14、电半径小小于2500m。配变变电所建筑筑构造及面面积由电气气设计定。2.4全厂厂负荷计算算 采用用需要系数数法计算各各车间变电电所的计算算负荷，具体数据据如表2-1所示。表2-1序号车间或用电电单位名称设备容量(kWW)计 算 负 荷变压器台数数及容量(kW)(kVARR)(kVA)1制条车间3400.80.80.75272204480.88326SL7-11000/10 10000kVVA*10.90.952纺纱车间3400.80.80.75272204480.883260.90.953软水站86.10.650.80.7555.966541.97737121.77630.90.954锻工车间

15、36.90.30.651.1711.07712.9551952.1884480.90.955机修车间296.220.30.51.7388.866153.7727418.889000.90.956幼儿园12.80.60.61.337.6810.2114418.1001930.90.957仓库37.9660.30.51.1711.388813.3223953.6883540.90.958织造车间5250.80.80.75420315742.44621SL7-11000/10 10000kVVA*10.90.9559染整车间4900.80.80.75392294692.996460.90.9510浴

16、室1.880.811.504402.6588720.90.9511食堂20.6330.750.80.7515.477211.6004329.1775220.90.9512独身宿舍200.8116028.2884270.90.9513锅炉房1510.750.80.75113.22584.93375213.55462SL7-4400/110 4000kVA*10.90.9514水泵房1180.750.80.7588.566.3775166.887720.90.95515化验室500.750.80.7537.528.122570.7110670.90.9516卸油泵房280.750.80.75211

17、5.75539.5997970.90.95相关计算公公式：= = = =3 无功功功率的补偿偿及变压器器的选择 电力部门门规定，无带负荷荷调整电压压设备的工工厂必须在在0.9以以上。为此此，一般工厂厂均需安装装无功功率率补偿设备备，以改善功功率因数。我我们采取的的无功补偿偿方式是：高压补偿偿和低压补补偿相结合合、集中补补偿与就地地补偿相结结合。在需需要补偿容容量大的车车间采用就就地补偿的的方式其余余采用低压压集中补偿偿和高压集集中补偿方方式。根据据该工厂的的负荷特点点，根据这一一思路，我们选择择在NO.1变电所所选择1、22、5车间间，NO.22变电所88、9车间间采用就地地补偿。根据供电协协

18、议的功率率因数要求求，取补偿后后的功率因因数，各个补偿偿的容量计计算如下：3.1 就就地补偿： 列NO.1 车间间变电所： 制条车间间： 联立得： 根据供供电技术2233页表表26知并并列电容器器的标称容容量选择六六个BW00.4-114-3/3，即补偿容容量为844kVarr。补偿后剩余余容量：=204-84=1120kVVar同理可得22、5、88、9车间间的补偿容容量及补偿偿后剩余容容量。3.2低压压集中补偿偿对NO.11变电所00.4kVV母线，采用三个个型号为BBW0.44-12-3/3进进行低压集集中补偿，补偿容量量为36kkVar。对NO.22变电所00.4kVV母线，采用两个个

19、型号为BBW0.44-12-3/2进进行低压集集中补偿，补偿容量量为24kkVar。对NO.33变电所00.4kVV母线，采用三个个型号为BBW0.44-14-3/6进进行低压集集中补偿，补偿容量量为84kkVar。3.3 变变压器的选选择及高压压集中补偿偿变压器本身身无功的消消耗对变压压器容量的的选择影响响较大，故应该先先进行无功功补偿才能能选出合适适的容量。 取 = = =NO.1变变电所：=725.53277Kva考虑15%裕量：根据供电电技术2222页表表4 选SSL7-11000/10 接接线方式YY,y该变压器的的参数为：=18000+116600=48kkVar同理可得NNO.2

20、和和NO.33的变压器器选型及高高压集中补补偿前的参参数，其中NOO.2选SSL7-4400/110 接线方式式Y,y高压集中补补偿：以上上在车间和和车变补偿偿之后，在高压侧侧的有功和和无功变为为各个车间间变电所高高压侧的有有功，无功之和和。于是高压侧侧的有功与与无功为： 16411.7711+22.68=11664.51kWW =735.19+1139.77=8744.89kkVar =1155.9kVVar 选用三个个型号为BBF10.5-400-1/33进行高压压集中补偿偿，补偿容量量为1200kVarr。补偿后的功功率因数达达到0.991序号车间无功功功率理论补偿量量实际补偿量量补偿后

21、剩余余无功电容器型号号及数量视在功率(kVA)功率因数Q(kVaar)Qc(kkVar)Qc(kVVar)Q(kVVar)120478.88884120BW0.44-14-3/6220478.88884120BW0.44-14-3/6341.98816.22241.988412.9557.8612.9555153.773112.88511241.733BW0.44-14-3/8610.2116.6810.211713.3228.8813.3228315121.88112203BW0.44-14-3/89294113.668112182BW0.44-14-3/8100001111.64.4811

22、.6120001384.94432.84484.9441466.38825.67766.3881528.13310.88828.1331615.7556.0915.755PQ就地补偿之之后No.1 640.1310.225280328.11805725.553270.891185No.2 620.6239.996224365.557843.778290.9011273No.3 195.275.4880185.444298.774630.7844026低压集中补补偿No.1 328.1833.11180844836292.11805BW0.44-12-3/3709.997520.9111393N

23、o.2 365.5718.79916444424341.557BW0.44-12-3/2833.666550.9122211No.3 185.4478.6333484101.444BW0.44-14-3/6255.224780.9177638总879.19055130.55431229144735.119051798.8650.912267高压侧功率率因数874.889051880.380.8855167高压集中补补偿874.88905115.99010449117757.88905BF100.5-440-1/31828.8780.9100094变压器损耗耗No.17.748No.211.65

24、7No.33.3834.74 主接线线设计4.1 主主接线设计计的原则一次接线图图也叫做主主接线图，是指在发发电厂、变变电所、电电力系统中中，为满足预预定的功率率传送和运运行等要求求而设计的的、表明高高压电气设设备之间相相互连接关关系的传送送电能的电电路。电路路中的高压压电气设备备包括发电电机、变压压器、母线线、断路器器、隔离刀刀闸、线路路等。电气气一次设备备是指直接接用于生产产、输送和和分配电能能的生产过过程的高压压电气设备备。它包括括发电机、变变压器、断断路器、隔隔离开关、自自动开关、接接触器、刀刀开关、母母线、输电电线路、电电力电缆、电电抗器、电电动机等。变电所主接接线应满足足以下几点点

25、要求：安全：应符符合有关国国家标准和和技术规范范的要求，能充分保保证人身和和设备的安安全。可靠：应满满足电力负负荷对供电电可靠性的的要求。灵活：应能能适应必要要的各种运运行方式，便于操作作和检修，且适应负负荷的发展展。经济：在满满足上述要要求的前提提下，尽量使主主接线简单单，投资少，运行费用用低，并节约电电能和有色色金属消耗耗量。4.2 变配电所所主接线方方案的经济济指标设计变配电电所主接线线，应根据所所选主变压压器的容量量以及负荷荷对供电可可靠性的要要求，初步确定定23个个比较合适适的主接线线方案来进进行技术经经济比较，择其忧者者作为选定定的变配电电所主接线线方案。主主接线的基基本方式有有以

26、下四种种：单母线接线线母线是连接接电源和引引出线的中中间环节，起汇集和和分配电能能的作用，只有一组组母线的接接线称为单单母线.单单母线接线线简单明了了，操作方便便，便于扩建建，投资少。双母线连线线在单母线连连线的基础础上，设备备用用母线，就成为双双母线。它它在供电可可靠性和运运行灵活性性方面是最最好的一种种主接线。可可投资大，开关电器器多，配电装置置复杂，占地面积积大，不适合一一般配电所所。桥式接线当配电所只只有两回路路电源进线线和两台主主变压器时时，采用桥式式接线用的的断路器台台数最少，投资低。线路一变压压器组单元元接线当单回路单单台变压器器供电时，宜采用此此进线，所有的电电气设备少少，配电

27、装置置简单，节约建设设投资。因为该厂是是二级负荷荷，考虑到经经济因素故故本方案采采用10kkV双回进进线，单母线分分段供电方方式，在NO.3车变中中接明备用用变压器。采采用这种接接线方式的的优点有可可靠性和灵灵活性较好好，当双回路路同时供电电时，正常时，分段断路路器可合也也可开断运运行，两路电源源进线一用用一备，分段断路路器接通，此时，任一段母母线故障，分段与故故障断路器器都会在继继电保护作作用下自动动断开。故故障母线切切除后，非故障段段可以继续续工作。当当两路电源源同时工作作互为备用用试，分段断路路器则断开开，若任一电电源故障，电源进线线断路器自自动断开，分段断路路器自动投投入，保证继续续供

28、电。5 短路电电流计算5.1短路路电流计算算方法：基准电流 三相短路电电流周期分分量有效值值 =三相短路容容量的计算算公式 =在10/00.4kVV变压器二二次侧低压压母线发生生三相短路路时，一般。5.1 短短路电流的的计算取=1000MVA，所以 = =4.55 =总配进线：=0.2295 =0.18=00.16总配到NOO.1变电电所进线： =110.3223=0.323 =0.323=0.299总配到NOO.3变电电所进线： =220.3223=0.646 =0.646=0.588最大运行方方式下：绘制等效电电路图: = =2.55=222.8kkA = =: =00.5355+ = =

29、1.84=11.84 = =: =00.5355+ = =1.844=1.884 = =: =0.5335+ = =1.844=1.884 = =最小运行方方式下：绘制等效电电路图: =0.993+0.16=11.09 = =2.555=2.555 = =: =0.993+0.16+44.5+00.29=5.888 = =1.844=1.884 = =: =0.993+0.16+44.5=55.59 = =1.844=1.884 = =: =0.993+0.16+00.58+12.77=14.37 = =1.844 = =将以上数据据列成短路路计算表，如表5-1和表55-2所示示：表5-1最大

30、运行方方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容容量（MVVA）8.9422.813.522162.6626.749.13329.04418.528.22251.92230.69919.55510.38819.11111.2997.19表5-2最小运行方方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容容量（MVVA）5.0512.8887.6491.74424.55545.17726.69917.06625.82247.51128.08817.89910.04418.48810.9226.966 变电所所的一次设设备选择和和校验供电系统的的电气设备备主要有断断路器、负负荷开关、隔隔离开关、熔熔断

31、器、电电抗器、互互感器、母母线装置及及成套电设设备等。电电气设备选选择的一般般要求必须须满足一次次电路正常常条件下和和短路故障障条件下的的工作要求求，同时设备备应工作安安全可靠，运行方便便，投资经济济合理。 电气设设备按在正正常条件下下工作进行行选择，就是要考考虑电气装装置的环境境条件和电电气要求。环环境条件是是指电气装装置所处的的位置（室室内或室外外）、环境境温度、海海拔高度以以及有无防防尘、防腐腐、防火、防防爆等要求求；对一些些断流电器器如开关、熔熔断器等，应考虑断断流能力。6.1高压压设备器件件的选择及及校验计算数据断路器隔离开关电流互感器器电压互感器器高压熔断器器避雷器型号SN10-1

32、0IGW1-66（10）/400LA-100（D级）JDZ-110RW10FZ-100U=10kkV10kV10kV10kV110000/100010kV10kV=105.59A630A400A200/552A=8.944kA16kA =162.6MVAA300MVVA200MVVA=22.88kA40kA25kAt=t25 个数7142221供电技术术工厂厂供电设计计指导6.1.11断路器的的选择与校校验（1）按工工作环境选选型：户外外式（2）断路路器额定电电压及额定定电流=10kVV=630AA=1005.599A(3)动稳稳定校验断路器最大大动稳试验验电流峰值值不小于断断路器安装装处的短

33、路路冲击电流流值即=40kkA=222.8AA(4)热稳稳定校验要求断路器器的最高温温升不超过过最高允许许温度即即(5)断流流容量的校校验：断路器的额额定断流容容量应大于于断路器安安装处的最最大三相短短路电流容容量即综上，断路路器的选择择满足校验验条件。6.1.22隔离开关关的选择与与校验（1） 按工作环境境选型：户户外型（2） 隔离开关的的额定电压压及额定电电流=100kV=200=1055.59AA（3） 动稳定校验验=25.5kA=22.8kA（4） 热稳定校验验即6.1.33电流互感感器选择与与校验（高高压侧电流流互感器）10kV电电流互感器器（1） 该电流互感感器额定电电压安装地地点

34、的电网网额定电压压即（2） 电流互感器器一次侧额额定电流（3） 动稳定校验验动稳定倍数数Kd=1160 =222.8A一次侧额定定电流则即动稳定定性满足（4）热稳稳定性校验验热稳定倍数数Kt=990热稳定定时间=00.15=8.944kA即=热稳定性满满足6.1.44 电压互互感器的选选择与校验验经查表该型型号电压互互感器额定定容量：所以满足要要求6.1.55 高压熔熔断器的选选择与校验验（1）高压压熔断器额额定电压大大于安装处处电网的额额定电压即(2)断流流能力6.1.66避雷器的的选择避雷器的额额定电压大大于等于安安装处电网网的额定电电压6.1.77 100kV进线线与各车间间变电所进进线

35、的校验验1、根据短短路电流进进行热稳定定校验（1）100kV进线线：按经济电流流密度选择择进线截面面积：已知小时，经查表可可得，经济电流流密度jeec=0.9A/进线端计算算电流 可得经济截截面 Aecc= 经查表，选择LJJ型裸绞线线LJ-1120,取取导线间几几何间距DD=0.66m 该导线技技术参数为为：R=00.27 X=校验：短路路时发热的的最高允许许温度下所所需导线最最小截面积积 所以满满足要求。（2）Noo.1变电电所进线：按上述方法法选择LJJ型裸绞线线LJ-550,取导导线间几何何间距D=0.6mm该导线技术术参数为：R=0.64 X=校验： 所以满满足要求。（3）Noo.3

36、变电电所进线：按上述方法法选择LJJ型裸绞线线LJ-225,取导导线间几何何间距D=0.6mm2、根据电电压损耗进进行校验（1）100kV进线线： （2）Noo.1车间间变电所进进线： （3）Noo.3车间间变电所进进线： 3、根据符符合长期发发热条件进进行校验（1）100kV进线线：选LJ1120型裸裸铝绞线 取导导线间几何何间距D=0.6mm经查表可得得，最大允许许载流量105.6A（总总负荷电流流）（2）Noo.1车间间变电所进进线选LJ550型裸铝铝绞线 取导线线间几何间间距D=00.6m经查表可得得，最大允许许载流量41.889A（3）Noo.3车间间变电所进进线：选LJ550型裸铝铝绞线 取导线线间几何间间距D=00.6m经查表可得得，最大允许许载流量17.225A6.2低压压设备器件件的选择及及校验NO.1计算数据低压断路器器隔离开关电流互感器器型号DW48-16000HD1114LMZ-00.5U=0.44kV0.4kVV0.4kVV0.4kVV=933.96A1600AA1000AA1000/5=26