6KV低压配电系统及车间变电设计.docx
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6KV低压配电系统及车间变电设计
毕业设计论文
题目6KV车间变电所及配电线路设计
（院）系电气与信息工程系
专业电气工程及其自动化班级0003学号**********
学生姓名王豫
导师姓名陈小明
完成日期2004年6月14日
湖南工程学院
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：
6KV变电所及低压配电系统设计
姓名王豫系别电气系专业电气工程班级电气0003学号23
指导老师陈小明教研室主任陈意军
一、基本任务及要求：
1、变电所设计：
变电所负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定；防雷保护与接地装置的设计；变电所电气照明的设计。
2、低压配电系统设计：
车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择；车间电气照明设计。
二、进度安排及完成时间：
1、2月16日：
布置任务，下达设计任务书。
2、2月16日-3月6日：
查阅资料，撰写文献综述，撰写开题报告
3、3月7日-3月21日：
毕业实习，撰写实习报告。
4、3月22日-4月30日：
变电所设计，中期检查。
5、5月1日-6月15日：
低压配电系统设计，撰写毕业设计说明书
6、6月16日-6月20日：
修改、装订毕业设计说明书。
7、6月20日-6月26日：
毕业设计答辩。
6KV车间变电所及低压配电线路设计
摘要：
随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。
作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。
此工厂供电设计包括：
负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定；防雷保护与接地装置的设计；车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择；以及电气照明的设计，还有电路图的绘制。
关键词：
变电所变压器断路器继电器隔离开关互感器熔断器
TransformerSubstationAnd
theLowelectricCircuitwiredesign
Keyword:
TransformersubstationVoltagetransformerCircuitbreakerRelayIsolatetheswitchMutualinductorFusebox
ABSTRACT：
Withdevelopmentandprogressofmoderncivilization,socialproductionandisitputforwardhighrequestmoreandmoretoqualityandmanagementthatelectricenergysupplytolive.Asthepivotbetweenwhattheelectricenergyistransmittedandcontrolled,thetransformersubstationmustchangethetraditionaldesignandcontrolthemode,couldmeetmodernpowersystem,modernizedindustrialproductionanddevelopmenttrendofsociallife.Thisfactorysuppliespoweranddesignsincluding:
Calculationofloadandcompensationoftheinactivepower;Transformersubstationmainvoltagetransformerplatformcountandcapacity,surenessofpattern;Mainlywirethechoiceoftheschemeinthetransformersubstation;Passinandoutthechoiceofthethread;Choiceofshortingoutandcalculatingandswitchgear;Tworeturncircuitsurenessandchoicethatrelayprotectofschemeexactlymake;Defendthethunderandprotectthedesignwiththeearthdevice;Theworkshopdistributionlineconnectsupthesurenessofthescheme;Circuitwireanddistributionequipmentandprotectingthechoiceoftheequipment;Andtheelectricdesignthatlighted,thereisdrawingofcircuitdiagram.
摘要Ⅰ
AbstractⅠ
第1章6KV车间变电所及低压配电线路设计1
1.1总体设计方案1
1.2负荷计算及无功补偿3
1.2.1负荷计算3
1.2.2无功补偿7
1.3变电所的主变压器台数和容量的选择8
1.3.1主变压器台数的选择8
1.3.2主变压器容量的选择8
1.4变电所主接线方案的设计9
1.5短路电流和容量的计算11
1.6变电所一次设备的选择14
1.6.1一次设备选择的一般要求14
1.6.2选择各类电气设备的特殊要求14
1.6.3一次设备校验应满足的条件15
1.7变电所高压进线和低压出线的选择17
1.7.1变电所进线方式的选择17
1.7.2变配电所进出导线和电缆的选择17
1.7.3各类电力线路的导线截面的选择步骤17
1.7.4电力线路选择的具体公式18
1.7.5设计进出线的选择19
1.8车间配电线路的设计21
1.8.16KV高压母线的选择22
1.8.2车间变电所低压侧母线的选择23
第2章继电保护及二次回路的设计24
21继电保护装置的基本要求24
2.2二次回路的接线安装要求24
2.3引入盘、柜的电缆及其芯线应符合的要求25
2.46KV车间主变压器的保护装置设计25
2.5高压断路器的操动机构控制与信号回路27
2.6防雷保护和接地装置的设计28
结束语30
参考文献31
致谢32
附录A45
附录B46
前言
电能是现代工业生产的主要能源和动力，是实现生产自动化的重要物质基础。
随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。
作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。
电能从区域变电站进入工厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题。
而变电所就担负着这一重任,一旦变电所出了事故而造成停电，则整个工厂的生产过程都将停止进行，甚至还会引起一些严重的安全事故.。
因此,变电所的安全、可靠、经济、优质，对于保障工厂生产安全、连续地进行，发展工业生产，实现工业现代化，具有举足轻重的作用。
近年来，随着微电子技术、微机控制与应用技术、计算机通信与网络技术的高速发展和应用，为变电所的自动化和自能化提供了强大的技术支持。
现今，只有加大变电所的科技含量，汲取国内外先进技术，向自动化、现代化、智能化发展，才能更好的为社会主义现代化建设服务。
本设计的指导老师为陈小明老师，在此感谢他的耐心指导。
由于本人水平有限，设计中难免出现不足之处，敬请各位老师批评指正。
3．车间变电所配电范围
车间变电所设在机加工一车间的东南角，除为机加工一车间配电外，尚要为机加工二车间和铸造、铆焊、电修等车间供电。
其他车间的负荷计算表如表1-2所示。
序号
车间名称
供电回路代号
设备容量
kVA
计算负荷
P30/kW
Q30/kvar
S30/kVA
I30/A
1
机加工
2车间
No.1供电回路
155
45.6
54.4
71.6
108.7
No.2供电回路
120
36
42.1
55.4
84.2
No.3照明回路
10
8
0
2
铸造
车间
No.4供电回路
160
64
65.3
91.4
138.9
No.5供电回路
140
56
57.1
80
121.6
No.6供电回路
180
72
73.1
102.6
155.9
No.7照明回路
8
6.4
0
3
铆焊
车间
No8供电回路
150
45
89.1
99.8
151.6
No.9供电回路
170
51
101
113.1
171.9
No.10照明回路
7
5.6
0
4
电修
车间
No.11供电回路
150
45
78
90
136.7
No.12供电回路
146.2
43.9
75.9
87.7
133.2
No.13照明回路
10
8
0
4．负荷性质
本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为5500小时，属三级负荷。
5．供电电源条件
1）本车间变电所从本厂35/6kV总降压变电所用架空线路引进6kV电源，如图1-3所示。
架空线路长300m。
2）工厂总降压变电所6kVc厂总母线上的短路容量按200MVA变电计。
3）工厂总降压变电所6kV配电出线定时限过流保护装置的整定时间Top=1.7s。
4）要求车间变电所最大负荷时功率因数不得低于0.9。
5）要求在车间变电所6kV侧计算。
6．车间自然条件：
（1）气象资料
1）车间内最热月的平均温度为30
2）地中最热月的平均温度为20
3）土壤冻结深度为1.10m。
4）车间环境，属正常干燥环境。
（2）地质水文资料
车间原址为耕地，地势平坦。
地层以砂粘土为主。
地下水位为2.8~5.3m.
第一章6KV车间变电所及低压配电线路设计
1.1总体设计方案
<一>查阅有关资料
<二>变电所的设计步骤：
1、负荷统计和无功补偿计算
2、变电所所址的选择:
应尽量接近工厂的负荷中心，并处于负荷中心的电源一侧.工厂的负荷中心按功率矩法来确定
3、根据工厂的负荷性质及供电的可靠性,确定变电所主变压器的台数、容量和型式
4、按〝安全、可靠、灵活、经济〞的总体要求选择变电所主接线的最佳方案
5、根据发热条件、电压损耗条件、经济条件、机械强度条件来确定电力线路的导线和电缆截面
6、短路电流的计算
7、变、配电所一次设备的选择变
8、电所建筑物结构型式的确定
9、变电所电气照明的设计：
a、确定照明供电系统的主接线方案，并绘成图纸。
b、选择照明线路的导线（包括导线的类型、型号和截面积）。
c、选择照明配电箱（箱内应有APD装置）。
d、选择、整定和校验照明供电系统的保护装置。
e、出照明供电系统的电气平面布线图。
10、变电所二次回路方案的确定：
a、继电保护电路的设计和确定
b、短路器的控制回路、信号系统和自动装置的确定
c、变电所的电能计量回路：
变电所35KV侧安装计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂损耗的有功功率和无功功率
d、变电所的测量和绝缘监测回路：
变电所高压侧装有电压互感器-避雷器柜
12、防雷和接地方案的设计
a、架空线的防雷措施:
架设避雷线、提高线路的本身绝缘水平、装设自动化和闸装置、在线路个别薄弱环节装设避雷器或保护间隙
b、变电所的防雷措施:
装设避雷器和避雷针
<三>设计低压配电系统
1、车间配电线路布线方案采用动力照明合一的380/220V三相四线制TN-C，树干式接线方式。
2、选择线路导线及其配电设备和保护设备。
3、车间电气照明设计：
a、电光源、灯具及其布置的选择
b、照明设计计算（利用系数法）
c、其余照明灯具的选择
d、电照明线截面的选择
<四>用计算机绘制电气图
<五>撰写毕业设计说明书
1.2车间变电所负荷计算及无功补偿
根据电力复核对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响程度，电力负荷一般分为三级：
一级负荷：
一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大产品报废等等。
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，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应看着特别重要的负荷。
二级负荷：
二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如大量产品报废、中断供电将影响重要用电部门正常工作等。
三级负荷：
三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述的一、二级负荷者。
计算负荷是供电设计的基本依据。
计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理，如计算负荷确定过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。
如果选的过小，又使电器和导线电缆处在过负荷下运行，增加了电能的损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，同样造成损失。
可见，正确的确定计算负荷意义重大，但由于负荷情况复杂，影响因素多，虽然负荷的变化有点规律，但仍难准确的计算出来，实际上，它的不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源的供应的状况等多种因素有关。
因此负荷的计算只能接近实际。
我国的确定负荷的方法，主要有需要系数法、二项式法，需要系数法是世界上普遍采用的计算负荷的基本方法，二项式法应用局限很大，但确定设备台数教少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，比较的合理，而且方便。
1.2.1车间负荷计算（机加工一车间）
根据表1-1，按车间用电设备工作性质，把用电设备分成冷加工机床、电阻炉和吊车三组。
经过初步分析计算及根据用电设备的平面布置情况将车间的用电设备分配到三条干线上（见图）
1．1号干线计算符合（16台金属冷加工机床）
查参考文献取二项式系数b=0.14,c=0.5,
X=5,cos
=0.5,tg
=1.73.（1.1）
则1号干线计算负荷为
2.2号干线计算负荷（15台金属冷加工机床、1台吊车）
（1）金属冷加工机床组计算负荷
二项式系数及功率因数参考值查表得：
二项式系数b=0.14,c=0.5,
X=5,cos
=0.5,tg
=1.73.
]
（2）吊车计算负荷
因只有一台设备，故就以其额定工作参数作为计算负荷。
（3）干线计算负荷
3．3号干线计算负荷（3台电阻炉）
查参考文献取
，则
4.机加工一车间照明负荷
（1）车间照明的安装容量
右车间工艺平面图可知车间照明总面积约为1080
，查参考文献可知单位面积安装功率为
（计算高度8~12m），则本车间均匀布置的一般照明负荷为
（2）其他部分的照明负荷见表1-1
表1-1其他部分的照明负荷
单独使用一般照明强度
（1x）
面积
（
）
安装功率
（W）
工具库
30
120
工艺室
30
120
低压配电室
30
120
变压器室
20
75
高压室
20
100
总计
535
（3）总照明负荷
同样可以计算其他车间负荷计算，计算结果见表1-2
表1-2车间变电所负荷计算表
序
号
车间名称
容量（Kw）
计算负荷
备注
1
机加工一车间
No.1供电回路
No.2供电回路
No.3供电回路
No.4车间照明
157.2
150
89
74
79.7
67
7
128
137.8
22.1
148
159.1
70.5
224.8
241.7
107.2
2
机加工二车间
No.1供电回路
No.2供电回路
No.3车间照明
155
120
46.5
36
10
64.4
42.1
71.6
55.4
108.7
84.2
3
铸造车间
No.1供电回路
No.2供电回路
No.3供电回路
No.4车间照明
160
140
180
64
56
72
8
65.3
57.1
73.1
91.4
80
102.6
138.9
121.6
155.9
4
铆焊车间
No.1供电回路
No.2供电回路
No.3车间照明
150
170
45
51
7
89.1
101
99.8
113.1
151.6
171.9
5
电修车间
No.1供电回路
No.2供电回路
No.3车间照明
150
146.2
45
43.9
10
77.9
75.9
90
87.7
136.7
133.2
小计
722.1
923.8
6
考虑同期系数后，
变压器低压侧总计算
负荷（
）
577．7
739
938
7
380V侧
无功补偿容量
500
902
=
KVA
8
变压器功率损耗
9.4
37.5
9
补偿后变压器
高压侧计算负荷
587
276.5
649
37.5
1.2.2无功功率补偿
变电所的无功补偿对于整个工厂的设计是极为重要的。
按《全国供用电规则》规定:
高压供电的工业用户,功率因素不得低于0.9;其他情况,功率因素不得底于0.85.如达不到上述要求,则需增设无功功率的人工补偿装置.
工厂中功率因数降低是由于有大量的感应电机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷.如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到工厂规定的功率因数要求时，则考虑人工补偿。
在变压器低压侧装设了无功补偿装置后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选择得小一些。
这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少工厂的电费开支。
工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。
它一般分为三中：
高压集中补偿、低压集中补偿、低压分散补偿。
1．补偿容量
补偿前变压器低压侧平均功率因数为（取
）
将
由0.54提高到0.9以上所需补偿容量（由表查得
）为
取
则补偿后视现在计算负荷为
2．补偿装置的选择
在车间变电所内进行低压集中补偿。
查参考文献选用PGJ1A型无功功率自动补偿屏，采用2444组合方式，内装BW0.4-14-4型电容器，
电容个数：
（1.2）
故选用40个，
安装容量为：
1.3车间变电所主变压器的选择
（一）台数
本车间负荷和转供负荷均属于三类负荷，且负荷容量不大，故选用一台车间变压器。
变电所装有一台主变压器时，
其容量应满足下列要求
SNT≥S30
式中：
S30—为该变电所承担的全部计算负荷（无功补偿后的计算负荷）。
（二）容量、型号
变压器低压侧总负荷
，考虑到车间的发展，故选用容量为
的SL7-800-6/0.4型变压器
1.4变电所主接线方案的设计
变电所的主接线,应根据变配电所在供电系统中的地位﹑进出线回路﹑设备特点及负荷性质等条件来确定.其主结线方案的设计原则与一般要求为：
安全性、可靠性、灵活性和经济性。
必须注意几点：
安全性
1、在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。
2、在低压短路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装低压刀开关。
3、在装设高压熔断器和负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。
4、6KV及以上的线路末端,应装上与隔离开关联锁的接地铡刀。
可靠性
1﹑变电所的主结线方案，必须与其负荷级别相适应。
对一级负荷，应由两个电源供电，对二级负荷，应由两回路或者一回6kv及以上专用架空线或电缆供电。
其中采用电缆供电时,应采用两根电缆组成的线路,且每根电缆应承受100%的二级负荷。
2﹑变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器，当有继电器保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压侧母线分段开关，均应采用低压断路器。
3﹑变电所的非专用电源进线侧,应装设带短路保护的断路器或负荷开关.当双电源供多个变电所时,宜采用环网供电方式。
4﹑对一般生产区的车间变电所，宜工厂总变电采放射高压配电，以1确保供电可靠，但辅助生产区和生活区的变电所，可采用树干式。
灵活性
1、变配电所的高低压母线，一般采用母线或单母线分段结构。
2、6KV及以电源进线为双母线时，宜采用桥型接线或线路变压器组接线。
3、需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路电器高压负荷开关。
4、主接线方案应与变压器经济运行的要求适应。
经济性
1、主结线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器应较少或不用
断路器的接线
2、变配电所的电器设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国
家明令淘汰的产品
3、中小工厂变电所一般采用高压少油断路器；在需要频繁操做的场合，则采
用真空断路器或SF6断路器
4、工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电度表用
5、主接线方案应与变压器经济运行的要求相适应，还要考虑到今后的发展。
负荷切换主变压器的变电所高压侧还应装设高压断路器和高压负荷开关。
几种常用的高压电器有如下功能和特点：
高压隔离开关的功能主要是：
隔离高压电源，以保证其它设备和线路的安全检修。
结构特点：
即断开有明显可见的断开间隙，而断开间隙的绝缘及相间绝缘都是足够可靠的。
它能够保证人身和设备的安全。
因为隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。
高压断路器的功能是：
不仅能通断正常电流，而且能接同和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。
高压熔断器是：
一种当所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，使其熔体熔化而分断断开电路的一种保护电器。
熔断器的功能主要是对电路及电路设备进行短路保护，但也具有过负荷保护的功能。
本设计主变压器的主进电源线引自电网的6KV高压供电线路。
供电系统在实际设计中一般都在总降压变压器的一次侧和二次侧设有隔离开关、断路器、电流互感器和电压互感器。
当总降压变压器的一次侧附有电流互感器时，则可装设三只电流表。
通过电流表监测负荷是否均匀，并可判
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