变电所10kv到380v线路设计.docx

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1、疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计某车间变电所设计专业班级： 自动化 08-37(2)班学生姓名：刘 凯指导教师：何 颖完成日期： 2023 年 12 月 14 日 疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计任务书10/11 学年 1 学期 2023 年 12 月 14 日专业电气自动化班级08-372班 课程名称工厂供配电设计题目起止时间 设计目的：某车间变电所设计2023 年 12 月 9 日至2110 年 12 月 14 日周数1 周指导教师何颖设计地点仓校通过课程设计稳固本课程理论学问，把握工厂配电设计的根本方法，通过解决各种实际问题，培育独立分析和解决实际工程技术问题的力气，

2、同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有确定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练， 为今后的工作奠定根底。设计任务或主要技术指标：把握负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压 器台数和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； 变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接 地装置确实定 。设计进度与要求：（1） 安全 在电能的供给、安排和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2） 牢靠 应满足电能用户对供电牢靠性的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济 供电系统的投资要

3、少，运行费用要低，并尽可能地节约电能。主要参考书及参考资料：可编程序把握器及其应用、工厂电气把握技术、过程把握技术、供配电技术、PLC 根底及应用教研室主任签名系部主任签名年 月 日疆工业高等专科学校电气与信息工程系课程设计评定意见设计题目：某车间变电所设计学生姓名：刘凯专业 电气自动化 班级08-372班评定意见：评定成绩：指导教师签名：年 月 日评定意见参考提纲：1. 学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。2. 学生的勤勉态度。3. 设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论学问的把握程度、实践工作力气、表现出的制造性和综合应用力气等。名目第一章 工厂供电的意义和要求11.1 工厂供电设

4、计的一般原则1其次章 变压器位置选择22.1 工厂总平面图22.2 工厂负荷状况22.3 供电电源状况3第三章 变电所主变压器和主结线方案的选择43.1 变电所主变压器的选择43.2 变电所主接线方案的选择4第四章 负荷计算和无功补偿54.1 无功功率补偿54.2 负荷计算5第五章 短路电流的计算75.1 绘制计算电路75.2 确定基准值75.3 计算短路电流中各元件的电抗标幺值75.4 计算 K-1 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量85.5 计算 K-2 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量8第六章 变电所一次设备的选择校验96.1 10KV 侧一次设备的选择校验96.2 凹

5、凸压母线的选择10第七章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定107.1 变电所的电能计量回路107.2 变电所的测量和绝缘监察回路107.3 变电所的保护装置11第八章 变电所的防雷保护与接地装置的设计138.1 变电所的防雷保护13总结.14致谢.15参考文献16某车间变电所设计第一章 工厂供 电的意 义和要 求工厂供电， 就是指工厂所需电能的供给和安排， 亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供给用；电能的输送的安排既简洁经济，又便于把握、调整和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生

6、产及整个国民经济生活中应用极为广泛在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品本钱中所占的比重一般很小 除电化工业外。电能在工业 生产中的重要性， 并不在于它在产品本钱中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生 产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提 高劳动生产率，降低生产本钱，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利 于实现生产过程自动化。从 另一方面来说，假设工厂的电能供给突然中断，则对工业生产可能造成严峻的后果。因此，做 好工厂供电工作对于进展工业生产，实现工业现代化，具有格外重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具

7、有格外重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支 援国家经济建设，也 具有重大的作用。工 厂供电工作要很好地为工业生产效劳，切 实保证工厂生产和生活用电的需要，并 做好节能工作，就 必需到达以下根本要求：（1） 安全 在电能的供给、安排和使用中， 不应发生人身事故和设备事故。（2） 牢靠 应满足电能用户对供电牢靠性的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济 供电系统的投资要少， 运行费用要低， 并尽可能地节约电能和削减有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照看局部的当前的利益， 又要有全局观点， 能顾全大局

8、， 适应进展。1.1 工厂供电设计的一般原则依据国家标准 GB50052-95 供配电系统设计标准、GB50053-94 10kv 及以下设计标准 、GB50054-95 低压配电设计标准等的规定，进 行工厂供电设计必需遵循以下原则：（1） 遵守规程、执行政策；10必需遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源， 节约有色金属等技术经济政策。（2） 安全牢靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供 电牢靠，电能 质量合格，技术先进和经济合理， 承受效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3） 近期为主、考虑进展；应依据工作特点 、规模和进展规划，正确处理近期建设与远期进展

9、的关系， 做到远近结合， 适当考虑扩建的可能性。（4） 全局动身、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件 等，合理确定设 计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成局部。工厂供电设计 的质量直接影响到工厂的生产及进展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和把握工厂供电设计的有关学问， 以便适应设计工作的需要。其次章 变压器位置 选择2.1 工厂总平面图图 1-12.2 工厂负荷状况本厂多数车间为两班制, 年最大负荷利用小时为 4600h, 日最大负荷持续时间为 6h. 厂除铸该造车间, 电镀车间和锅炉房属二级负荷外, 其余均属三级负荷. 本厂的负荷资料统计如下表 1-1

10、所示.厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需用系数功率因数0.7表 1-1 工厂负荷统计资料动力3000.31铸造车间0照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.0动力4000.20.657金工车间照明100.81.0动力3600.30.606工具车间照明70.91.04电镀车间动力2500.50.80照明50.81.0动力1500.60.803热处理车间照明50.81.0动力1800.30.709装配车间照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.0动力500.70.808锅炉房照明10.81.0动力200.40.805仓库照明10.81

11、.02.3 供电电源状况依据工厂与当地供电部门鉴定的供用电协议规定, 本厂可由四周的一条10KV 的公用电源干线取得工作电源. 该干线的走向参考工厂总平面图. 该干线的导线牌号为 LGJ-150, 导线为等边三角形排列, 线距为 2m; 干线首端距离本厂约 8Km. 干线首端所装设的高压短路器容量为 500MVA. 此短路器配备有定时限过电流保护, 定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7s 。为满足工厂二级负荷的要求, 可承受高压联络线由邻近的单位取得电源. 与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80Km, 电缆线路总长度为 25Km 。第三章 变电所主变 压器和 主结线 方案的 选择3

12、.1 变电所主变压器的选择依据工厂的负荷性质和电源状况， 工厂变电所的主变压器方案如下： 装设一台主变压器 型式承受 S9 ， 而容量依据式，Sn.T=1000KVAS30=900KVA, 即选一台 S9-1000/10 型低损耗配电变压器。至于工厂二 级负荷的备用电源， 由与邻 近单位相 联的高压联 络线来承 担 。 注 意： 由于二 级负荷达335.1KVA ，380V 侧电流达 509A ，距离又较长， 因此不能承受低压联络线作备用电源。 主变压器的连接组别承受 Yyn0.3.2 变电所主接线方案的选择按上面考虑主变压器的方案可设计以下两中主接线方案：装设一台主变压器的主接线方案如图 2

13、-1 所示图 2-1 一台主变压器的主接线 方案查资料按技术指标，装设两台主变压 器的主接线方案略优于装设一台主变压器的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变压器的主接线方案远优于装设两台主变压器的主接线方案，因此打算承受装设一台主变压 器的主接线方案。 说明： 假设工厂负荷近期可有较大增长的话， 则宜承受装设两台主变压器的主接线方案 。第四章 负荷计算和 无功补 偿4.1 无功功率补偿由表 1-1 可知,该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.75. 而供电部门要求该厂 10KV 进线侧最大负荷功率因数不低于 0.90 。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380 V 侧

14、最大负荷时功率因数梢大于 0.90 。暂取 0.92 来计算 380 V 侧所需无功功率补偿容量:Qc=P30(tan1-tan2)=812.2tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)Kvar=370Kvar参考图 2-1, 选 PGJI 型低压自动补偿屏*, 并联电容器为 BW0.4-14-3 型, 承受起方案 1( 主屏)1 台与方案 3 ( 辅屏)4 台相组合, 总共容量 84Kvar 5=420Kvar. 因此无功补偿后工厂 380 V 侧和 10KV 侧的负荷计算如表 3- 1 所示。表 3-1 无功补偿后工厂的计算 负荷项目cos 计算负荷P30/KwQ30/

15、KvarS30/kvaI30/A380V 侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380V 侧无功补偿容量-420380V 侧补偿后损耗0.935812.2307.6868.51320主变压器功率损 耗10KV 侧负荷总计0.920.015S30=13359.60.06S30=52900524.2 负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表 3- 2 所示编名称类别设 备 容 量需 用 系cos tan计算负荷号Pe/KW数 KdP30Q30S30I30表 3-2x x 机械 厂负荷计算表1锻造动力3000.30.71.029091.8车间照明60.81.004.80小计30694.

16、891.81322012锻 压动力3500.30.651.17105123车间照明50.71.005.60小计358110.61231652513热处动力1500.60.80.759067.5理车照明50.81.0040间小计1559467.51161764电镀动力2500.50.80.7512593.8车间照明50.81.0040小计25512993.81602445仓库动力200.40.80.7586照明10.81.000.80小计218.8610.716.26工 具动力3600.30.61.33108144车间照明70.91.006.30小计367114.31441842807金工动力4

17、000.20.651.178093.6车间照明100.81.0080小计8893.61281948锅炉动力500.70.80.753526.3房照明10.81.000.80小计5135.826.344.4679装配动力1800.30.71.025455.1车间照明60.81.004.80小计18658.855.180.612210机修动力1600.20.651.173237.4车间照明40.81.003.20小计16435.237.451.47811生活照明3500.70.90.48245117.6272413区动力22201015.3856.1照明4030.75812.2727.610901

18、656第五章 短路电流的 计算5.1 绘制计算电路如图 4- 1 所示5.2 确定基准值图 4-1 短路计算电路设 Sd=100MVA ，Ud=Uc, 即高压侧 Ud1=10.5KV, 低压侧 Ud2=0.4KV ， 则Id 1 =Sd11100 M VA3 U d 13 10.5 K V= 5.5 K AId 2 =Sd111 0 0M VA3 U d 230. 4K V= 1 4 4K A5.3 计算短路电流中各元件的电抗标幺值（1） 电力系统（2） 架空线路查表得 LGJ-150 的， 而线路长 8KM ， 故（3） 电力变压器查表 2-1 ， 得=4.5, 故因此绘等效电路， 如图 4

19、-2 所示k-11/0.22/2.63/4.5k-2图 4-2 等效电路5.4 计算 k-1 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量（1） 总电抗标幺值（2） 三相短路电流周期重量有效值（3） 其它短路电流（4） 三相短路容量5.5 计算 k-2 点的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量（1） 总电抗标幺值（2） 三相短路电流周期重量有效值（3） 其它短路电流（4） 三相短路容量以上计算结果综合如表 4-1 所示三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点表 4-1 短路计算结果K-11.961.961.965.02.9635.7K-219.719.719.736.221.513.7

20、第六章 变电所一次 设备的 选择校 验6.1 10KV 侧一次设备的选择校验表 5-1 10K V 侧一次设备的选择校验选择校验工程装置地点条件参数电压电流断流力气动稳定度热稳定度其它额定参数数据10KV57.7A1.96KA5.0KA7.3高压少油短路器10KV630A16KA40KA16 2 2=512SN-101/630高压隔离开关10KV200A16KA25.5KA10 2 5=500GN-10/200高压熔断器 RN2-1010KV0.5A电压互感器 JDJ-1010/0.1KV50KA电压互感器 JDZJ-10电流互感器 LQJ-1010KV100/5A31.8KA81避雷器 FS

21、4-1010KV户外高压隔离开 关GW4-15G/20015KV200A6.2 凹凸压母线的选择表 5- 1 所选设备 均满足要求一次设备型号规格参照表 5-1 ，10KV 的母线选 LMY-3 40 4 ， 既母线尺寸为 40mm 4mm； 380V 母线选 LMY-3(120 10)+806，即 相母线尺寸为 120mm10mm，中 性线母线尺寸为 80mm6mm 。第七章 变电所二次 回路方 案的选 择与继 电保护的整 定7.1 变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能， 并据一计量每月工厂的平均的功率因数。计量

22、柜由上级供电部门加封和治理。7.2 变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧有电压互感器 避雷器柜， 其长电压互感器为 3 个 JDZJ 10 型， 组成 Y0/Y0/ 开口三角 的结线， 用以实现电压侧量和绝缘监察。作为备用电源的高压联络线上， 装有三相有功电度表， 三相无功电度表和电流表， 高压进线上， 也装有电流表。低压侧的动力出线上，均有有功电度表和无功电度表， 低压照明线上装有三相四线有懂电度表。低压并联电容组线路上，装 有无功电度表，每 一回路都装有电流表。低压母线装有电压表。仪表的预备度等级按标准要求。7.3 变电所的保护装置（1） 住变压器的继电保护装置1） 装设瓦斯保护当变压器

23、油箱内故障产生略微瓦斯或油面下降时， 瞬时动作于信号； 当产生大量瓦斯时， 应动作于高压侧断路器。2） 装设反时限过电流保护承受 GL1 5 型感应式电力继电器，两相两继电器式结线， 去分流跳闸的操作方式。 过电流保护动作电流整定。其中， ， 因此动作电流为：整定为 10A 。多电流保护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终端变电所，孤其过电流保护的动作时间可整定为最短的 0.5S过 电 流 保 护 灵 敏 系 数 的 检 验 ： 利 用 式 6 4 ， 其 中因此其保护灵敏系数为： 满足灵敏系数 1.5 的要求。3 装设电流速断保护利用 GL1 5 的速断装置 速 断 电 流 的 整 定

24、： 其 中， ，因此速断电流为：速断电流倍数整定为： 留意： 可不为整数， 但必需在 2- 8 之间 电流速断保护灵敏系数的检验： 其中，因此起保护灵敏系数为：从表 6- 1 可知道， 按 GB50062-92 规定， 电流保护的最小灵敏系数为 1.5 ， 因此这里装设的电流速断保护的灵敏系数是到达要求的。 但按 JBJ6-96 和JGJ/T16-92 的规定，起最小灵敏系数为 2 ，则这里装设的电流速断保护灵敏系数偏低一些。（2） 作为备用电源的高压联络线的急电保护装置1 装设反时限过电流保护也承受 GL15 型感应式过电流继电器， 两厢两继电器式结线， 去分流跳闸的操作方式。 过电流保护动

25、作电流的整定 其中， 取， ， ，因此动作电流为： 过电流保护动作时间的整定。按中断保护考虑，动作时间整定为 0.5A 。 过电流保护灵敏系数。因无邻近单位变电所 10KV 母线经联络先至本厂变电所低压母线的短路数据， 无法整定计算和检验灵敏系数。2 装设电流速断保护 亦利用 GL1 5 的速断装置。但因无经邻近单位变电所和联络线至本厂变电所凹凸压母线的短路数据， 无法整定计算和校验灵敏系数。（3） 变电所低压策的保护装置1 低压总开关才用 DW15-1500/3 型低压断路器， 三相均过流脱扣器， 既可保护低压侧的相间短路和过负荷， 而且可以保护低压侧单相接地短路。2低压侧全部出线上均承受

26、DZ2 0 型低压断路器把握，其瞬时脱扣器可实现对线路短路故障的保护。第八章 变电所的防 雷保护 与接地 装置的 设计8.1 变电所的防雷保护（1） 直击雷防护在变电所装设避雷针或避雷带， 并且引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。如变电所的主变压器装在室外或有露天配电装置时，则应在变电所外面 的适当位置设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。假设变电所处在其他建筑物的直击雷防护范围以内时， 则可不另设独立避雷针。按规定， 独立避雷针的接地装置接地电阻 RE 10 。通常承受 3-6 根长 2.5m ， 直径 50m m 的钢管，在装避雷针的 杆塔四周作一排或多边形排列 ，

27、管间距离 5m ， 打入地下， 管顶距离地面 0.6m 。接地管间用 40mm 4m m 的镀锌扁钢焊接项链。引下线用 25mm 4mm 的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并且与装避雷针的杆塔及其他根底内部的钢管焊接， 上与避雷针焊接相连。避雷针承受直径 20mm 的镀锌圆钢， 长 1-1.5m 。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m 以上的距离。（2） 雷电侵入波的防护1在 10KV 电源进线的终端杆上装设 FS4-1 型阀式避雷器。引下承受 25mm 4mm的镀锌扁钢,下与公共地网焊接相连, 上与避雷器接地端螺栓连接。2) 在 10k v 高压配电室内装设有 GG-1A(F)-5

28、4 型开关柜，其中有 FS4-10 型避雷器, 靠近主变压器。主变压器主要是靠此避雷器来保护, 保护雷电侵入波的危害。3) 在 380 V 低压架空线杆上，装设保护间隙, 或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护烟低压架空线侵入的雷电波.总 结这一次工厂供配电设计完毕了， 总体来说我们学到了不少的东西， 知道了理论与实际联系的重要性， 懂得了设计过程中应当留意的具体细节和步骤。我信任这个实训的过程给我们今后的学习和工作起到了乐观的作用，为今后能够更好的工作搭好了平台。在以后的时间里我确定会学好专业学问，提高自己在实际应用这方面的力气。从这次设 计中我对电气工程有了一个更具体更深刻的了解，对生活中的电力

29、供给有了更好的生疏。尤其是这次课程设计结合了我这两年所学的相关的专业学问，使我 对各门课都有了一个较全面的更深层次的理解。这些必将对我以后的学习和工作有很好的帮助。在设计过程始终我得到了何颖教师等的悉心指导， 在此对教师的热心帮助和急躁指导表示忠心的感谢。同时也对那些在课程设计中，赐予我帮助的同学表示感谢。感谢你们使得我这次课程设计能够取得成功！致 谢我在本次工厂供配电课程设计过程中, 在何教师的细心指导和帮助下, 以及和本组同学的乐观合作， 共同查阅资料, 使我们的课程设计顺当完成， 这也为我今后走上工作岗位打下了良好的根底。在整个设计过程中何教师赐予我无私的帮助和亲切的指导，无论我 在学习过程中遇到的什么困难，教师都不厌 其烦的给我具体的解释并帮助我在理论和实践上提高自己, 使我们的专业水平更加纯熟， 能让我们适应具有挑战性的将来社会, 教师对我们的这种无私的帮助和关心， 在这里对赐予帮助我们的全部教师表示诚意的感谢！参考文献【1 】万太福 编著可编程序把握器及其应用 ， 重庆大学出版社,1994 年【2 】李振安 主编工厂电气把握技术，重 庆大学出版社,1995 年【3 】邵裕森 主编过程把握技术， 中心播送电视大学出版社，1998 年【4 】江文主编供配电技术， 机械工业出版社，2023 年【5 】廖常初 主编PLC 根底及应用， 机械工业出版社，2023 年