某冶金机械修造厂总降压变电所及配电系统设计.doc

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某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计

目录

中文摘要 I

英文摘要 II

1绪论 1

1.1工厂供电的意义和要求 1

1.1.1工厂供电的意义 1

1.1.2工厂供电的要求 1

1.2工厂供电设计的一般原则及内容 2

1.2.1工厂供电设计的一般原则 2

1.2.2设计内容及步骤 3

2负荷计算和无功功率补偿 5

2.1负荷计算的目的和方法 5

2.1.1负荷计算的目的 5

2.1.2负荷计算的方法 5

2.2车间用电设备组和工厂计算负荷的确定 6

2.2.1380V车间负荷计算 6

2.2.26kV车间负荷计算 8

2.3无功功率补偿及其计算 10

2.3.1无功功率补偿的方法 10

2.3.2无功补偿计算 11

2.3.4变压器损耗计算 13

2.3.4全厂计算负荷 13

3变电所及主变压器的选择 15

3.1变电所所址的选择 15

3.1.1变电所所址选择的一般原则 15

3.1.2负荷中心的确定 16

3.1.3变电所型式的选择 17

3.2主变压器台数和容量的选择 18

3.2.1主变压器台数的选择 19

3.2.2主变压器容量的选择 20

3.2.3绕组数和接线组别的确定和冷却方式 21

4变配电所主接线的选择 22

4.1变电所主接线 22

4.1.1变电所的构成 22

4.1.2对变电所主接线的要求 22

4.1.3变电所主接线方案的比较 24

4.2变电所主接线方式 25

4.2.1变电所常用主接线 25

4.2.2总降压变电所主接线方式的选择 27

4.2.3高压配电系统主接线方式的选择 28

5短路计算及一次设备的选择 31

5.1短路电流计算 31

5.1.1短路计算的目的和方法 31

5.1.2短路计算过程 31

5.2一次设备的选择与校验 34

5.2.1一次设备选择及校验的条件 34

5.2.235kV高压设备的选择及校验 36

5.2.36kV高压设备的选择及校验 39

6工厂电源进线及高压配电线路的选择 41

6.1变电所进出线的选择 41

6.1.1变电所进出线的种类 41

6.1.2变电所进出线的方式的选择 41

6.1.3变电所进出线导线和电缆形式的选择 41

6.2导线截面的选择及校验 43

6.2.135kV高压进线的选择 43

6.2.235kV高压母线的选择 44

6.2.36kV高压母线的选择 45

6.2.4各车间变压器到6kV母线联络线的选择 46

7配电装置及变电所的总体设计 48

7.1配电装置的选型 48

7.2配电装置的布置原则 48

7.3变电所的总体布置 49

7.3.1变配电所总体布置方案的设计要求 49

7.3.2变配电所电气总平面布置图的设计 50

8变压器保护的初步整定计算 51

8.1变压器的继电保护及整定计算 51

8.1.1变压器保护装置的配置要求 51

8.1.2主变压器保护装置的整定计算 51

9车间变电所的防雷保护和接地装置的设计 54

9.1防雷保护 54

9.1.1雷电过电压的种类 54

9.1.2防雷设备的选择 54

9.1.3防雷措施 54

9.2变电所接地装置的选择 56

9.2.1接地的概述 56

9.2.2接地方案确定 57

10结论 60

致谢 61

参考文献 62

附录 63

附录1　毕业设计原始资料 63

附录2　电气总平面布置图 67

中文摘要

英文摘要

II

1绪论

1.1工厂供电的意义和要求

1.1.1工厂供电的意义

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，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应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，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，但是它在产品成本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，并不在于它在产品成本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，降低生产成本，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，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果[1]。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

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有十分重要的战略意义，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。

1.1.2工厂供电的要求

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（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减少有色金属的消耗量。

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，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1.2工厂供电设计的一般原则及内容

1.2.1工厂供电设计的一般原则

工厂供电必须遵循以下原则：

（1）按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

1、遵守规程、执行政策

必须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、安全可靠、先进合理

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

3、近期为主、考虑发展

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

4、全局出发、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部分。

工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。

作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

（2）关于负荷性质，按GB50052—95《供配电系统设计规范》规定，根据电力负荷对供电可靠性要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级：

1、一级负荷中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治上、经济上造成重大损失者，例如重要交通枢纽、大型体育馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

2、二级负荷中断供电将在政治上、经济上造成较大损失者，例如主要设备的损坏、大量产品报废、重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位的正常工作者。

3、三级负荷不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。

对一级负荷，应由两个电源供电。

当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

一级负荷中特别重要的负荷，除应由两个电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。

对于二级负荷，易由两回线路供电。

在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路或电缆供电。

当采用架空线供电时，可为一回架空线供电。

当采用电缆供电时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。

1.2.2设计内容及步骤

全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。

解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。

其基本内容有以下几方面。

（1）负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。

考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。

列出负荷计算表、表达计算成果。

（2）改善功率因数装置设计

按负荷计算求出各车间变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到设计要求数值所需补偿的无功功率。

由手册或产品样本选用所需电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜。

（3）选择总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择

参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

（4）确定总降压变电所接线方案和厂区内高压配电方案

根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。

根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。

参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。

按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。

用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

（5）短路电流计算

工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。

由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

（6）变电所高压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。

并根据需要进行热稳定和动稳定检验。

（7）变压器保护的初步整定计算

电力变压器是十分重要的电气设备，它如果发生故障将对供电的可靠性和系统的正常运行带来严重后果，因此对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数必须的。

（8）变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。

进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。

进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。

（9）绘制变配电所主结线图，平面图。

综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内的变、配电装置的总体布置

2负荷计算和无功功率补偿

2.1负荷计算的目的和方法

2.1.1负荷计算的目的

计算负荷是供电设计计算的基本依据。

计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备和导线电缆的选择是否经济合理。

计算负荷不能定得太大，否则选择的电气设备和导线电缆将会过大而造成投资和有色金属的浪费；计算负荷也不能定得过小，否则选择的电气设备和导线电缆将会长期处于过负荷下运行，增加电