供配电毕业设计.docx
《供配电毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《供配电毕业设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
供配电毕业设计
变
配
电
所
的
设
计
学院：
机电学院
班级：
电气二班
姓名：
--------
学号：
/////////
指导老师：
-----
目录
前言
v一：
负荷计算及无功功率补偿
v二：
短路计算
v三：
继电器的整定计算
v四：
主接线方案的选择
v五：
总配电所位置及车间变压器台数和容量选择
v六：
接地极防雷保护
v七：
变配电所的电气照明
v总结
前言
为使工厂供电工作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，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分析后，做出35kV变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下基本要求：
1、安全在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。
2、可靠满足电能用户对供电可靠性的要求。
3、优质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少，运行费用低，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，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50059-92《35~110kV变电所设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，工厂供电设计遵循以下原则：
1、遵守规程、执行政策；
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；
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、能耗低和性能先进电气产品。
3、近期为主、考虑发展；
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。
一、负荷计算
1．由车间平面布置图，可把一车间的设备分成5组，分组如下：
NO.1：
29、30、31配电箱的位置：
D-②靠墙放置
NO.2：
14——28配电箱的位置：
C-
靠墙放置
NO.3：
1、32、33、34、35配电箱的位置：
B-
靠柱放置
NO.4：
6、7、11、12、13配电箱的位置：
B-④靠柱放置
NO.5：
2、3、4、5、8、9、10配电箱的位置：
B-
靠柱放置
2．总负荷计算表如表1所示。
表1机加工一车间和铸造、铆焊、电修等车间负荷计算表
编号
名称
类别
供电回路代号
设备容量Pe/KW
需要系数
Kd
cosΦ
tanΦ
计算负荷
P30
/KW
Q30
/Kvar
S30
/KVA
I30/A
1
机加工一车间
动力
No.1供电回路
104
0.7
0.95
0.33
72.8
24.0
76.7
116.5
No.2供电回路
82.9
0.2
0.5
1.73
16.6
28.7
33.2
50.4
No.3供电回路
157.7
0.2
0.5
1.73
31.5
54.6
63.0
95.7
No.4
供电回路
22.5
0.2
0.5
1.73
4.5
7.8
9.0
13.7
No.5
供电回路
38.6
0.2
0.5
1.73
7.7
13.4
15.4
23.4
2
铸造车间
动力
No.6供电回路
160
0.4
0.7
1.02
64
65.3
91.4
138.9
No.7供电回路
140
0.4
0.7
1.02
56
57.1
80.0
121.5
No.8供电回路
180
0.4
0.7
1.02
72
73.4
102.8
156.2
照明
No.9
供电回路
8
0.8
1
0
6.4
0
6.4
9.7
3
铆焊车间
动力
No.10
供电回路
150
0.3
0.45
2.0
45
89.1
99.8
151.6
No.11
供电回路
170
0.3
0.45
2.0
51
101
113.1
171.9
照明
No.12
供电回路
7
0.8
1
0
5.6
0
5.6
8.5
4
电修车间
动力
No.13
供电回路
150
0.3
0.5
1.73
45
78
90.0
136.8
No.14
供电回路
146
0.3
0.56
1.48
44
65
78.5
119.3
照明
No.15
供电回路
10
0.8
1
0
8
0
8
12.2
总计
（380V侧）
动力
1501.7
0.67
1.12
586.1
657.4
880.7
1338.2
照明
25
计入KΣp=0.8
KΣq=0.85
0.64
1.19
468.9
558.8
729.5
1108.3
3.无功功率补偿
由表1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有0.64。
而供电部门要求该厂10KV进线最大负荷时的功率因素不应地于0.90。
考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因素应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:
Qc=P30（tanΦ1-tanΦ2）=468.9[tan（arccos0.64）-tan（arccos0.92）]Kvar
=361.1Kvar
参照图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总容量84Kvar×5=420Kvar。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表：
表2无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cosΦ
计算负荷
P30/KW
Q30/Kvar
S30/KVA
I30/A
380V侧补偿前负荷
0.64
468.9
558.3
729.5
1108.3
380V侧无功补偿容量
-420
380V侧补偿后负荷
0.96
468.9
138.3
488.9
742.8
主变压器功率损耗
0.015S30=7.3
0.06S30=29.3
10KV侧负荷总计
0.94
476.2
167.6
504.8
29.1
2，短路电流计算
2.1短路电流计算的目的和步骤
短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。
当电源运行状态变化时，短路电流发生显著变化，选择设备时，需要知道通过该设备最大可能的三相短路电流，因此要按最大运行方式计算短路电流；校验继电保护装置的灵敏度时，按最小运行方式短路时的灵敏系数是否合格，需算出最小运行方式下的短路电流。
进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。
在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。
短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
本设计中，经过短路电流的定性比较，选择10kv母线和0.4kv母线作为短路点。
接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。
在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。
国家电网供电的工厂，都按“无限大电源系统”进行短路电流计算，使计算内容简化。
工厂供电系统的短路电路比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。
最后计算短路电流和短路容量，短路方式一般选择按三相短路方式。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法。
高压系统的短路电流计算多用标么值法，用此方法可以避免不同电压等级间复杂的折算。
2.2用标幺值法进行短路计算
1最大运行方式下短路电流计算
本设计中，需要选择10千伏的高压电气设备，0.4千伏的电气设备选择不做要求，只需作一个保护值的整定计算，不必详细计算低压侧的短路电流。
由于3个变电所的情况比较相似，选择负荷较大的2号车间的低压母线计算短路电流。
⑴选取功率基准值Sj=100MV*A，
对于K⑶1点短路时，取基准电压Uj1=10.5KV，则基准电流Ij1=Sj/（√3Uj1）=100/（√3*10.5）=5.50KA。
对于K⑶2点短路时，取基准电压Uj2=0.4KV，则基准电流Ij2=Sj/（√3Uj2）=100/（√3*0.4）=144.34KA。
⑵计算各元件阻抗的标么值
电源电抗标么值：
X*1M=Sj/Sk.max（3）=100/187=0.535
10千伏单回架空线路电抗标么值：
X*2=x0l*SJ/Uav2=0.4*0.5*100/10.52=0.18
由于是采用最大运行方式，则两回架空线并列运行，其等效阻抗为：
X*2=0.18∥0.18=0.09
高压母线阻抗较小，其阻抗值可以忽略。
厂区配电使用电缆，电缆的阻抗较架空线小很多，从厂区的分布图可以看出，比例尺为1：
4000，到2号车间变电所的电缆长度大约为2cm×4000=0.08km，则这段电缆的阻抗为：
0.08×0.08×100/10.52=0.0053,这段阻抗完全可以忽略。
为了方便计算，0.4千伏的母线也是不计阻抗的。
2号车间变压器电抗标么值：
X*3=（△uk%/100）*（Sj/SNT）=（4.5/100）*（100/1）=4.5
⑶求电源至短路点总阻抗
对K⑶1点：
X*∑k1=X*1M+X*2=0.535+0.09=0.625
对K⑶2点：
X*∑k2=X*1M+X*2+X*3=0.535+0.09+4.5=5.125
⑷求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量
对K⑶1：
周期分量有效值I⑶1.M=Ij1/X*∑k1=5.50/0.625=8.8KA
冲击短路电流i⑶ch1.M=2.55*I⑶1.M=2.55*8.8=22.44KA
短路电流最大有效值I⑶ch1.M=1.51*I⑶1.M=1.51*8.8=13.29KA
三相短路容量S⑶K1.M=I⑶*1.M*SJ=1/X*∑k1*SJ=1/0.625*100=160MV*A
对K⑶2：
周期分量I⑶2.M=144.34/5.125=28.16KA
短路冲击电流i⑶ch2.M=2.55*28.16=71.82KA
短路电流最大有效值I⑶ch1.M=1.51*I⑶1.M=1.51*28.16=42.52KA
三相短路容量S⑶K2.M=100/5.125=19.51MV*A
最大运行方式下的短路电流计算电路图：
.2最小运行方式下短路电流计算
⑴选取功率基准值Sj=100MV*A，
对于K⑶1点短路时，取基准电压Uj1=10.5KV，则基准电流Ij1=5.50KA。
对于K⑶2点短路时，取基准电压Uj2=10.5KV，则基准电流Ij2=144.34KA。
⑵计算各元件阻抗的标么值
电源电抗标么值：
X*1M=100/107=0.935
10千伏单回架空线路电抗标么值：
X*xl=0.4*0.5*100/10.52=0.18
最小运行方式下单母分段开关打开，两回线路分列运行，电源-配电母线-车间母线单线供电，架空线路阻抗为0.18。
变压器电抗标么值：
X*B=4.5/100*（100/1）=4.5
⑶求电源至短路点总阻抗
对K⑶1点：
X*∑k1=0.935+0.18=1.115
对K⑶2点：
X*∑k2=0.935+0.18+4.5=5.615
⑷求短路电流的周期分量、冲击电流及短路容量
对K⑶1：
周期分量有效值I⑶1.M=5.50/1.115=4.93KA
冲击短路电流i⑶ch1.M=2.55*4.93=12.58KA
短路电流最大有效值I⑶ch1.M=1.51*I⑶1.M=1.51*4.93=7.44KA
三相短路容量S⑶K1.M=100/1.115=89.69MV*A
对K⑶2：
周期分量I⑶2.M=144.34/5.615=25.71KA
短路冲击电流i⑶ch2.M=2.55*25.71=65.55KA
短路电流最大有效值I⑶ch1.M=1.51*I⑶1.M=1.51*25.71=38.82KA
三相短路容量S⑶K2.M=100/5.615=17.81MV*A
最小运行方式下的短路电流计算电路图：
2.3结果表达
最大运行方式下的短路电流计算：
三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA
I⑶1.M
I⑶
I⑶∞
i⑶ch1.M
I⑶ch1.M
S⑶K1.M
K-1点
8.8
8.8
8.8
22.44
13.29
160
K-2点
28.16
28.16
28.16
71.82
42.52
19.51
最小运行方式下的短路电流计算：
三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA
I⑶2.M
I⑶
I⑶∞
i⑶ch2.M
I⑶ch1.M
S⑶K2.M
K-1点
4.93
4.93
4.93
12.58
7.44
89.69
K-2点
25.71
25.71
25.71
65.55
38.82
17.81
变电所一次设备的选择校验
1．10kV侧一次设备的选择校验（表5）
表510kV侧一次设备的选择校验
选择校验项目
电压
电流
断流
能力
动稳定度
热稳定度
台数
装置地点条件
参数
UN
I30
2tima
数据
10kV
36.4A（I1N·T）
9.2kA
23．5kA
9.22×1.9
=160.8
一
次
设
备
型
号
规
格
额定参数
UN
IN
Ioc
imax
t
高压少油断路器SN10-10I/630
10kV
630A
16kV
40kA
162×2=512
2
高压隔离开关GN
-10/200
10kV
200A
－
25.5kA
102×5=500
5
高压熔断器RN2-10
10kV
0.5A
50kA
－
－
2
电压互感器JDJ-10
10/0.1kV
－
－
－
－
1
电压互感器JDJZ-10
/
/
kV
－
－
－
－
1
电流互感器LQJ-10
10kV
100/5A
－
31.8KA
81
3
避雷器FS4-10
10kV
－
－
－
－
2
户外式高压隔离开关
GW4-15G/200
15kV
200A
－
－
－
1
表5所选设备均满足要求。
2．380侧一次设备的选择校验（表6）
表6380V侧一次设备的选择校验
选择校验项目
电压
电流
断流能力
动稳定度
热稳定度
台数
装置
地点
条件
参数
UN
I30
2tima
数据
380V
总742.8A
18.7kA
34.4kA
18.72×0.7=244.8
一
次
设
备
型
号
规
格
额定
参数
UN
IN
Ioc
imax
t
低压断路器DW15－1500/3
380V
1500A
40kV
1
低压断路器DZ20－630
380V
630A
（大于I30）
一般30kA
12
低压断路器DZ20－200
380V
200A
（大于I30）
一般25kA
3
低压刀开关HD13－1500/30
380V
1500A
－
1
电流互感器LMZJ1－0.5
500V
1500/5A
－
1
电流互感器LMZ1－0.5
500V
160/5A
100/5A
－
1
表6所选设备均满足要求。
3．高低压母线的选择参照表5-25，10KV母线选LMY－3（40×4），即母线尺寸为40mm×4mm；380V母线选LMY－3（80×8）+50×5，即相母线尺寸为80mm×6mm，中性母线尺寸为50mm×5mm。
五、变电所进出线和与邻近单位联络线的选择
1．10KV高压进线和引入电缆的选择
（1）10KV高压进线的选择和校验采用LJ型铝绞线敷设，接往10KV公用干线。
1）按发热条件选择。
由I30=36.4A及室外环境温度年最热月平均最高气温为33。
C，查表8-35,初选LJ－16，其在35。
C时的Ial=93.5>I30,满足发热条件。
2）校验机械强度。
查表8-33，最小截面Amin=35mm2，因此LJ－16不满足机械强度要求，故改选LJ－35。
由于此线路很短，不需要校验电压损耗。
（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJL22－10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。
1）按发热条件选择。
由I30=36.4A及土壤温度25。
C查表8-43，初选缆芯为25mm2的交联电缆，其Ial=90A>I30，满足发热条件。
2）校验短路稳定。
计算满足短路热稳定的最小截面Amin=103mm2>25mm2，因此25mm2不满足短路稳定要求，故选择YJL22－10000－3×120电缆。
2.380V低压出线的选择
（1）馈电给机加工一车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。
1）按发热条件选择。
由I30=287A及地下0.8m土壤温度25。
C查表，初选缆芯截面为240mm2，其Ial=319A>I30，满足发热条件。
2）校验电压损耗。
因未知变电所到机加工一车间的距离，因此未能校验电压损耗。
3）短路热稳定度的校验。
满足短路热稳定度的最小截面
Amin=213mm2
所选240mm2的缆芯截面大于Amin，满足短路热稳定度的要求，因此选择VLV22－1000－3×240+1×120的四芯电缆（中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同）。
（2）馈电给铸造车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。
（方法同上）缆芯截面240mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×240+1×120的四芯电缆。
（3）馈电给铆焊车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。
（方法同上）缆芯截面300mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×300+1×150的四芯电缆。
（4）馈电给电修车间的线路采用VLV22－1000型聚氯乙烯绝缘铝心电缆直接埋地敷设。
（方法同上）缆芯截面300mm2聚氯乙烯电缆，即VLV22－1000－3×300+1×150的四芯电缆。
3、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定
1．高压断路器的操动机构与信号回路
断路器采用手力操动机构，其控制与信号回路如图3所示。
图3电磁操动的断路器控制与信号回路
WC—控制小母线WL—灯光指示小母线WF—闪光信号小母线WS—信号小母线WAS—事故音响小母线WO—合闸小母线SA—控制开关（操作开关）KO—合闸接触器YO—合闸线圈YR—跳闸线圈（脱扣器）KA—保护装置QF1～6—断路器辅助触点GN—绿色指示灯RD—红色指示灯ON—合闸OFF—跳闸（箭头指向为SA的返回位置）
2主变压器的继电保护装置
1）装设反时限过电流保护。
采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。
①过电流保护动作电流的整定。
IL.max=2IiN.T=2×630/（1.732×10）=72.7A
Krel=1.3Kw=1Kre=0.8Ki=100/5=20Iop=1.3×1×72.7/（0.8×20）=5.9A
因此整流为6A。
②过电流保护动作时间的整定。
整定高最小动作时间为0.5s。
③过电流保护灵敏系数的检验。
Ik.min=IK-2
（2）/KT=0.866×18.7/（10/0.4）=648A
Iop.1=Iop×Ki/Kw=6×20/1=120A,因此保护灵敏系数为Sp=648/120=5.4>1.5,满足灵敏系数1.5的要求。
3）装设电流速断保护。
利用GL15的速断装置。
①速断电流的整定。
Ik.max=Ik-2（3）=18.7kA,Krel=1.5,Kw=1,Ki=100/5=20KT=10/0.4=25,因此速断电流为：
Iqb=1.5×1×18700/（20×25）=56.1A
速断电流倍数整定为Kqb=Iqb/Iop=56.1/6=9.35
②电流速断保护灵敏系数的检验。
Ik.min=IK-1
（2）=0.866×9.2kA=8.0kA,
Iqb.1=Iqb×Ki/KWw=56.1×20/1=1122A,因此其保护灵敏系数为：
Sp=8000/1122=7.1>2,满足电流速断灵敏系数为2的要求。
五：
总配电所位置及车间变压器台数和容量选择
1.位置选择
总配电所的位置应该接近负荷中心，同时还要考虑电源的进线方向，以节省导线的费用和减小线路的电能损耗。
另外，总配电所的位置还应该根据生产厂房布置、进出线路环境、工厂工艺装备的布局、防火要求、厂区运输、安全保卫以及其他因素综合考虑选择。
2变压器台数及容量选择
变压器的台数选择：
变压器台数应根据供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑而定。
变电所的变压器台数一般不超过两台。
供电可靠性要求不高时，可用一台变压器供电；当一、二级负荷较大时，为满足供电可靠性，应采用两台变压器供电，在有足够容量的低压备用电源时也可采用一台变压器。
变压器的容量选择：
1.变压器的容量变压器的容量首先要满足在计算负荷下，变压器能够长期可靠运行。
对于单台变压器SNT≥SC，对于两台并列运行的变压器SNT1+SNT2≥SC，SNT1≥SCⅠ+SCⅡ，SNT2≥SCⅠ+SCⅡ，式中SCⅠ、SCⅡ--分别为负荷SC中一级和二级负荷的容量；SNT1、SNT2—分别为并列运行的两台变压器的额定容量。
2.其次，为适用工厂发展和调整的需要，变压器容量还应留有一定的裕量。
3.而且所选方案要满足变压器经济运行的条件。
暗备用方式运行时，变压器的容量为70%S﹥50%S，满足条件1、2；其负荷率为50%S/70%S≈70%,负荷率大于68%，满足条件3。
暗备用方式投资省，能耗小，故应用广泛。
变压器调压方式选择：
视负荷大小、可靠性要求、电压质量要求而定，一般车间变电所不使用有载调压变压器。
变压器相数选择：
一般选择三相变压器。
六：
接地极防雷保护
A,架空线路的防雷措施
1.架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，且难以避免反击，故35千伏以下的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设或者不装设避雷线。
而本设计中的
升级会员 