机械厂变电所的电气设计毕设论文Word格式.docx

1、3.1变电所所址的选择 113.2 变电所形式的选择 113.3 变电所位置和形式的确定 124 变压器的选择 144.1 主变压器台数的确定 144.2 主变压器容量的确定 145 电气主接线的设计 155.1 电气主接线的概述 155.2 电气主接线的设计原则和要求 155.2.1 电气主接线的设计原则 155.2.2 电气主接线设计的基本要求 165.3 电气主接线方案的比较 176 短路电流计算 196.1 确定基准值 196.2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 196.3 计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 206.4 计算k-2点的短路电路总电抗标幺值

2、及三相短路电流和短路容量 207 导线的选择和校验 227.1选择原则 227.2选择架空线截面 227.3 高压侧电缆的选择 237.4 低压侧各车间的进线的选择和校验 237.5高压侧选断路器 247.6高压侧隔离开关 247.7 电流互感器 258 高压侧继电保护选择及整定 278.1变压器的继电保护 278.2变压器的瓦斯保护 289 防雷设计 309.1 架空线路的防雷措施 309.2 变电所的防雷措施 3010 接地 3210.1接地与接地装置 3210.2 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢 32结论 34致谢 35参考文献 361 绪论1.1 课题背景目前，我国的

3、城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应， 工厂变电所也必须进行更新换代，我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所、微机监测变电所、综合自动化变电所相继出现，并取得了迅猛的发展。随着改革的不断深化，经济的迅速发展。各电力部门对变电所设计水平的要求将越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，与国际先进水平还有一定差距，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。因此,本设计根据本厂所能取得的电源及本厂用电的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠，技术先进

4、，经济合理的要求进行设计。变电所担负着从电力系统受电，经过变压然后配电的任务。车间变电所主要用于负荷大而集中、设备布置比较稳定的大型生厂房内。车间变电所一般位于车间的负荷中心，可以降低电能损耗和有色金属的消耗量，并能减少输电线路上的电压损耗可以保证供电的质量。因此，对这种车间变电所的设计技术经济指标要求比较高。车间变电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂里占有特殊重要的地位，因而设计一个合理的变电所对于整个工厂供电的可靠、经济运行至关重要。本设计是从工程的角度出发，按照变电所设计的基本要求，综合地考虑各个方面的要素，对供电系统进行了合理的布局，在满足各项技术要求的前提下，兼顾运行方便、维护简单，尽可

5、能地节省投资6。1.2我国电力工业概述1.2.1我国目前电力工业的发展方针1、在发展能源工业的基本方针指导下发展电力工业。2、电力工业发展速度必须与国民经济发展速度相适应。3、发挥水电优势，加快水电建设。4、建设大型矿口电厂，搞好煤、电、运平衡。5、在煤，水能源缺乏地区，有重点有步骤地建设核电厂。6、政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电。7、因地制宜，多能互补，综合利用，讲求利益。8、节约能源，降低消耗。9、重视环境保护，积极防止对环境的污染。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。1.2.2变电所的分类1、枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和

6、中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330500kV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。2、中间变电所： 起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集23个电源，电压为220330kV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。3、地区变电所：高压侧一般为110220kV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中供电。4、终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压一般为6-35kV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后

7、，只是用户受到损失2。在电力系统中，除应采取各项积极措施或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器以被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词，则指各种具体的

8、装置。我国电力工业自动化水平正在逐年提高，20 MW及以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。国家方针、政策、技术规范和标准是根据国家实际情况、结合电力工业的技术特点而制定的准则，是把科学、技术总结成条理化，也是长期生产实践的结晶，在进行论证分析阶段，更应辩证的统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性与可行性。2 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算的目的、意义及原则供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设

9、备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。计算负荷是供电设计计算的基本依据。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。如果计算负荷确定的过大，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。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性

10、的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。2.2 负荷计算方法目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单

11、位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数，然后按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷。2.3 全厂负荷计算本设计采用需要系数法确定。机械厂负荷原始资料如表2.1所示。主要计算公式有： 有功功率： P30 = PeKd 无功功率： Q30 = P30tan 视在功率： S30 = P30/cos 计算电流： I30 = S30/（）2表2.1 机械厂负荷资料厂房产编号厂房名称容量Pe /kW需要系数Kd功率因数cos1

12、焊接车间2000.350.602沙库1200.703锻造车间3200.554电镀车间2200.500.805金工车间9500.200.656机修车间1807污水处理148热处理车间1909食堂,锅炉房3010仓库150.3011料场4012办公区201、焊接车间Pe=200 kW，Kd=0.35，cos=0.60，tan=4/3有功计算负荷： P30（1）= PeKd=70 kW无功计算负荷：Q30（1） = P30（1）tan=70 kW（4/3）=93.33 kvar视在计算负荷：S30（1）= P30/cos= 116.664 kVA计算电流：I30（1）= S30/（）=117.26

13、A2、沙库Pe=120 kW，Kd=0.70，cos=0.60，tan=4/3 P30（2）= PeKd=84 kWQ30（2） = P30（1）tan=84 kW（4/3）=112 kvarS30（2）= P30/cos= 140 kVAI30（2）= S30/（）=212.17 A3、锻造车间Pe=320 kW，Kd=0.35，cos=0.55，tan=1.52 P30（3）= PeKd=112 kWQ30（3） = P30（1）tan=112 kW1.52=170.2 kvarS30（3）= P30/cos= 203.78 kVAI30（3）= S30/（）=309.62 A4、电镀车间

14、Pe=220 kW，Kd=0.50，cos=0.80，tan=3/4 P30（4）= PeKd=110 kWQ30（4） = P30（1）tan=110 kW（3/4）=82.5 kvarS30（4）= P30/cos= 137.5 kVAI30（4）= S30/（）=208.92 A5、金工车间Pe=950 kW，Kd=0.20，cos=0.65，tan=1.17 P30（5）= PeKd=190 kWQ30（5） = P30（1）tan=190 kW1.17=222.3 kvarS30（5）= P30/cos= 292.43 kVAI30（5）= S30/（）=444.31 A6、机修车间

15、Pe=180 kW，Kd=0.20，cos=0.65，tan=1.17 P30（6）= PeKd=36 kW Q30（6） = P30（1）tan=36 kW1.17=42.12 kvar S30（6）= P30/cos= 55.4 kVAI30（6）= S30/（）=84.17 A7、污水处理Pe=14 kW，Kd=0.60，cos=0.80，tan=3/4 P30（7）= PeKd=8.4 kWQ30（7）= P30（1）tan=8.4 kW（3/4）=6.3 kvarS30（7）= P30/cos= 10.5 kVAI30（7）= S30/（）=15.95 A8、热处理车间Pe=190

16、kW，Kd=0.60，cos=0.60，tan=4/3 P30（8）= PeKd=114 kWQ30（8） = P30（1）tan=114 kW（4/3）=152 kvarS30（8）= P30/cos= 190 kVAI30（8）= S30/（）=288.68 A9、食堂,锅炉房Pe=30 kW，Kd=0.60，cos=0.60，tan=4/3 P30（9）= PeKd=18 kWQ30（9） = P30（1）tan=18 kW（4/3）=24 kvarS30（9）= P30/cos= 30 kVAI30（9）= S30/（）=45.58 A10、仓库Pe=15 kW，Kd=0.30，cos

17、=0.85，tan=0.62 P30（10）= PeKd=4.5 kW Q30（10） = P30（1）tan=4.5 kW0.62=2.79 kvar S30（10）= P30/cos=5.2947 kVAI30（10）= S30/（）=8.04 A11、料场Pe=40 kW，Kd=0.30，cos=0.60，tan=4/3 P30（11）= PeQ30（11） = P30（1）tan=40 kW（4/3）=16 kvarS30（11）= P30/cos= 20 kVAI30（11）= S30/（）=30.39 A12、办公区Pe=20 kW，Kd=0.80，cos=0.80，tan=3/4

18、 P30（12）= PeKd=16 kWQ30（12） = P30（1）tan=16 kW（3/4）=12 kvarS30（12）= P30/cos= 20 kVAI30（12）= S30/（因此总的计算负荷为（取Kp=0.95，Kq=0.97）P30=0.95 （P30（1） +P30（12）=736.16 kWQ30=0.97（Q30（1） +Q30（12）=935.58 kvarS30= P30/cos=1190.48 kVAI30= S30/（）=1808.8 A负荷计算基本完成，详细数据见表2.2。表2.2 机械厂的电力负荷计算表厂房编号计 算 负 荷P30 /kWQ30 /kvar

19、S30 /kVAI30 /A4/37093.33116.664177.2684112140212.711.52170.24203.78309.623/411082.5137.5208.921.17222.3292.43444.313642.1255.484.178.46.310.515.95114152288.68食堂，锅炉房182445.580.850.624.52.795.29478.041630.39总计取Kp=0.95，Kq=0.97736.16935.581190.481808.82.4 无功功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机，电焊机，电弧炉及气体放电灯等感性的负载，从而使功率因数

20、降低。在充分发挥了设备潜力，改善设备运行性能，提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数时，则需增设无功功率补偿装置。无功功率补偿计算如下：补偿前：变压器侧的视在计算负荷为： S30= P30/cos=1190.48 kVA根据主变压器容量的选择条件：SNTS30 ，因此没有进行功率补偿时，主变压器的容量应该选择1250 kVA。这时变电所低压侧的功率因数为：cos=736.155/1190.48=0.62补偿后：由于电力系统的发展，变电所高压侧的功率因数已经不满足于仅仅大于0.9，在此要求其高压侧的功率因数大于0.95，则取cos=0.98要使低压侧功率因数由0.62提高到0.98，低压侧需要装设的并联电容器容量为： QC=736.16（tanarccos0.62 tanarccos0.98） =782.112 kvar S30=751.98 kVA因此，主变压器容量可改选为800 kVA，比补偿前容量减少450 kVA。变压器的功率损耗为：PT0.015751.98 kVA=11.28 kWQT0.06751.98 kVA=45.12 kvar变电所高压侧的计算负荷为： P30=736.16+11.28=747.44 kW Q30=（935.58782.112）+45.118=198.5886 kvar