工廠總降壓變電所設(shè)計

1、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 目錄1內(nèi)容摘要2關(guān)鍵詞2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第一章前言311設(shè)計對象的基本情況31.2本設(shè)計應(yīng)完成的任務(wù)4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第二章負(fù)荷計算5 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 21確定企業(yè)的計算負(fù)荷4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.2各車間計算負(fù)

2、荷一覽表9 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第三章主接線方案及所址選擇9 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 31總降壓變電所的電氣主接線設(shè)計12 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3.2總降壓變電所電氣主接線方案的確定10 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.3總降壓變電所所址的確定11 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第四章電氣設(shè)備的選擇與

3、校驗12 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 41短路計算1242主變壓器的選擇134.3電氣設(shè)備的校驗與定型14 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 第五章供電系統(tǒng)的保護(hù)15 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 5.1概述15 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 5、2繼電保護(hù)的要求165、3變壓器保護(hù)16 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 5.4繼電保

4、護(hù)的選擇與整定17 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 第六章設(shè)計感想17 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 第七章致謝22 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 參考文獻(xiàn)18工廠總降壓變電所設(shè)計內(nèi)容摘要本設(shè)計完成一個機械廠的供配電系統(tǒng)的設(shè)計。主要內(nèi)容包括以下幾個方面：首先按照需要系數(shù)法進(jìn)行全廠負(fù)荷計算，并經(jīng)過技術(shù)比較對企業(yè)的供電方案進(jìn)行論證與選擇，確定最優(yōu)供電方案；然后開始企業(yè)總降壓變電所的設(shè)計，在比較了多個主接線方案后確定一個最適合本企業(yè)情況的主接

5、線方案，并繪制電氣主結(jié)線圖和電氣總平面布置圖等，最后完成保護(hù)。本次設(shè)計的變電所與舊式變電所有所不同，在設(shè)備選擇上采用了一些新型設(shè)備，充分保證了工廠生產(chǎn)工藝所需的供電可靠性和電能質(zhì)量。另外，設(shè)計中在以供電可靠性為基礎(chǔ)的前提下力求節(jié)約，使企業(yè)供配電系統(tǒng)的投資少、運行費用低，并且盡力降低了有色金屬消耗量，使設(shè)計既能滿足當(dāng)前需要，又留有一定的發(fā)展空間。關(guān)鍵詞：變電所、需要系數(shù)法、電氣主接線、負(fù)荷、短路。第一章刖言電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，

6、電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得供配電技術(shù)涉及的方面越來越寬、內(nèi)容越來越深，與實際聯(lián)系也越來越密切，這些都為培養(yǎng)高質(zhì)量的供用電人才提出了更高的要求。為了更好的適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)社會的要求，把自己培養(yǎng)成一個合格的電氣工程人員，必須盡可能多的掌握供配電知識，另外還要了解用電知識和節(jié)電知識。35KV企業(yè)供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，它必然要反映電力系統(tǒng)各方面的理論和要求。具體到本次設(shè)計中，首先根據(jù)企業(yè)各車間的設(shè)備容量按照需要系數(shù)法計算出全廠總負(fù)荷；然后在此基礎(chǔ)上確定供電電壓等級和主變壓器的容量，進(jìn)而選擇電氣主接線方案和設(shè)計總降壓變電所，并進(jìn)行保護(hù)。1.1設(shè)

7、計對象的基本情況1.1.1工作電源情況1、企業(yè)從處在其正北方的區(qū)域變電所接一回架空線路對企業(yè)供電。2、供電電壓等級：由區(qū)域變電所用一回35KV架空線對企業(yè)供電。1.1.2設(shè)計對象概況本次設(shè)計對象是一個機械廠，其主要負(fù)荷為機加工車間、裝配車間、配料車間、熱處理車間、鍛工車間、高壓站、高壓水泵房、冷工車間和模具車間。并且車間設(shè)備臺數(shù)較多，各臺設(shè)備容量相差不大。1、該地區(qū)氣象條件：（1）夏季主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)；（2）年雷暴日為20天；（3）年最熱月平均最高溫度為30C；（4）土壤0.8-1.2米深處一年最熱月平均溫度為10C；（5）土壤凍結(jié)深度為0.7米。2、地質(zhì)及水文條件：根據(jù)勘測部門提供的本廠工程

8、地質(zhì)資料得知本廠區(qū)地質(zhì)構(gòu)造：（1）地表平坦，土壤主要成分為沙質(zhì)粘土，層厚2.6-5米不等；（2）地耐壓力為25噸/平方米；（3）地下水位普遍為1.9米。1.1.3技術(shù)要求（1）企業(yè)的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上；（2）在總降壓變電所35千伏側(cè)進(jìn)行計量；（3）區(qū)域變電所35千伏側(cè)配出線路定時限過電流保護(hù)裝置的整定時間為1.5秒，工廠總降壓變電所的整定時間不應(yīng)大于1.0秒。1.2本設(shè)計應(yīng)完成的任務(wù)1.2.1采用需要系數(shù)法進(jìn)行全廠負(fù)荷計算1.2.2總降壓變電所的設(shè)計（1）根據(jù)原始資料和相關(guān)數(shù)據(jù)確定主接線方案。（2）根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要確定短路計算點，計算三相短路電流。（3）主要電氣設(shè)備的選擇

9、，包括變壓器、隔離開關(guān)、導(dǎo)線截面等的選擇及校驗。（4）進(jìn)行供電系統(tǒng)保護(hù)。1.3工廠供電設(shè)計的一般原則按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-9410kv及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源,節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。（2）安全可靠、先進(jìn)合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。（3）近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處

10、理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。第二章負(fù)荷計算2.1確定企業(yè)的計算負(fù)荷圖2-1廠區(qū)車間分布圖1-機加工車間、2-裝配車間、3-配料車間、4-熱處理車間、5-鍛工車間6-高壓站、7-高壓水泵房、8-冷工車間、9-模具車間由于本企業(yè)設(shè)備臺數(shù)較多，各臺設(shè)備容量相差不太懸殊，所以采用數(shù)需要系法計算企業(yè)

11、負(fù)荷。2.1.1采用需要系數(shù)法計算的主要公式及車間有功功率情況表2-1-計算的主要公式計算負(fù)荷計算公式有功功率(KW)P=KxPe無功功率(KVAR)Q=PtgQ視在功率(KVA)變壓器損耗系數(shù)表2-2-各車間負(fù)荷情況序號車間或用電設(shè)備組名稱額定容量Pe(KW)需要系數(shù)Kx功率因數(shù)COSQ1機加工車間25000.80.852裝配車間22000.850.83配料車間17050.250.64熱處理車間14500.150.55鍛工車間18000.250.66咼壓站17000.50.77高壓水泵房16000.450.758冷加工車間12000.20.59模具車間4500.80.8510所用電9000.

12、60.852.1.2各車間計算負(fù)荷的分別確定機加工車間：P=K工P=0.8X2500=2000KW;xeTCOS申=0.85,tg申=0.62;Q=Ptg申=0.62X2000=1240kvar;1變壓器損耗計算：P=aS=0.02X2353.21=47.06KW;TOC o 1-5 h zb11Q=pS=0.1X2353.21=235.32Kvar;b11總負(fù)荷：P=K工(P+AP)=0.72X(2000+47.06)=1473.88KW;P11b1Q=K工(Q+AQ)=0.72X(1240+235.32)=1062.23Kvar;Q11b1裝配車間:P=K工P=0.85X2200=1870

13、KW;xeCOS申=0.8,tg申=0.75;Q=Ptg申=0.75X1870=1402.5kvar;2變壓器損耗計算：P=aS=0.02X2337.5=46.75KW;TOC o 1-5 h zb22Q=pS=0.1X2337.5=233.75Kvar;b22總負(fù)荷：P=K工(P+P)=0.8X(1870+46.75)=1533.4KW;P22b2Q=K工(Q+Q)=0.8X(1402.5+233.75)=1309Kvar;Q22b2配料車間：P=K工P=0.25X1705=426.25KW;xeCOS申=0.6,tg申=1.33;Q=Ptg申=1.33X426.25=566.91kvar;

14、3變壓器損耗計算：P=aS=0.02X709.28=14.19KW;b33Q=pS=0.1X709.28=70.93Kvar;b33總負(fù)荷：P=K工(P+P)=0.65X(426.25+14.19)=286.29KW;P33b3Q=K工(Q+Q)=0.65X(566.91+70.93)=414.6Kvar;Q33b3熱處理車間：P=K工P=0.15X1450=217.5KW;xe/COS屮=0.5,tg屮=1.732Q=Ptg申=1.732X217.5=376.72kvar;4變壓器損耗計算：P=aS=0.02X435=8.7KW;b44Q=pS=0.1X435=43.5Kvar;TOC o

15、1-5 h zb44總負(fù)荷：P=K工(P+AP)=0.7X(217.5+8.7)=158.34KW;P44b4Q=K工(Q+AQ)=0.7X(376.72+43.5)=294.15Kvar;Q44b4鍛工車間：P=K工P=0.25X1800=450KW;xeCOS申=0.6,tg申=1.33Q=Ptg申=1.33X450=598.5kvar;5變壓器損耗計算：P=aS=0.02X748.8=14.98KW;b55Q=pS=0.1X748.8=74.88Kvar;b55總負(fù)荷：P=K工(P+AP)=0.8X(450+14.98)=371.98KW;P55b5Q=K工(Q+AQ)=0.8X(598

16、.5+74.88)=538.7Kvar;Q55b5高壓站：P=K工P=0.5X1700=850KW;xeCOS屮=0.7,tg屮=1.02Q=Ptg申=1.02X850=867kvar;6變壓器損耗計算：P=aS=0.02X1214.62=24.28KW;TOC o 1-5 h zb66Q=pS=0.1X1214.62=121.46Kvar;b66總負(fù)荷：P=K工(P+P)=0.75X(850+24.28)=655.71KW;P66b6Q=K工(Q+Q)=0.75X(867+121.46)=741.35Kvar;Q66b6高壓水泵房：P=K工P=0.45X1600=720KW;xe/COS屮=

17、0.75,tg屮=0.88Q=Ptg申=0.88X720=633.6kvar;TOC o 1-5 h z7變壓器損耗計算：P=aS=0.02X959.09=19.18KW;b77Q=pS=0.1X959.09=95.91Kvar;b77總負(fù)荷：P=K工(P+AP)=0.7X(720+19.18)=517.43KW;P77b7Q=K工(Q+AQ)=0.7X(633.6+95.91)=510.66Kvar;Q77b7冷加工車間：P=K工P=0.2X1200=240KW;xe/COS屮=0.5,tg屮=1.732Q=Ptg申=1.732X240=415.69kvar;8變壓器損耗計算：P=aS=0.

18、02X480=9.6KW;b88Q=pS=0.1X480=48Kvar;b88總負(fù)荷：P=K工(P+P)=0.8X(240+9.6)=199.68KW;P88b8Q=K工(Q+AQ)=0.8X(415.69+48)=370.95Kvar;Q88b8模具車間：P=K工P=0.8X450=360KW;xeCOS申=0.85,tg申=0.62Q=Ptg申=0.62X360=223.2kvar;9變壓器損耗計算：P=aS=0.02X423.58=8.47KW;b99Q=pS=0.1X423.58=42.36Kvar;b99總負(fù)荷：P=K工(P+P)=0.75X(360+8.47)=276.35KW;T

19、OC o 1-5 h zP99b9Q=K工(Q+Q)=0.75X(223.2+42.36)=199.17Kvar;Q99b9(9)所用電：P=K工P=0.6X900=540KW;xeCOS申=0.85,tg申=0.62Q=Ptg申=0.62X540=334.8kvar;10變壓器損耗計算：P=aS=0.02X635.37=12.71KW;b1010Q=pS=0.1X635.37=63.54Kvar;b1010總負(fù)荷：P=K工(P+P)=0.75X(540+12.71)=414.53KW;P1010b10Q=K工(Q+Q)=0.75X(334.8+63.54)=298.76Kvar;Q1010b

20、102.2各車間計算負(fù)荷一覽表表2-3-各車間計算負(fù)荷一覽表序號用電設(shè)備組有功功率P(KW)無功功率Q(KVAR)視在功率S(KVA)1機加工車間1474106218172裝配車間1533130920163配料車間2864155044熱處理車間1582943345鍛工車間3725396556咼壓站6567419907高壓水泵房5175117278冷加工車間2003714219模具車間27619934110所用電415299511總計588757408316第三章主接線方案及所址選擇企業(yè)總降壓變電所是由變壓器、配電裝置、保護(hù)及控制設(shè)備、測量儀表以及其他附屬設(shè)備（試驗、維修、油處理設(shè)備等）及有關(guān)建

21、筑物構(gòu)成的。同樣，它更是工廠接受和分配電能的中樞?？偨祲鹤冸娝碾姎庵鹘泳€是變電工程的關(guān)鍵部分。它與電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備的選擇與布置，以及供電系統(tǒng)運行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等各方面均有密切聯(lián)系。因此設(shè)計變電所的電氣主接線時必須全面分析一些有關(guān)的因素，正確處理它們之間的關(guān)系。3.1總降壓變電所的電氣主接線設(shè)計電氣主接線是總降壓變電所的主要電路，它明確表示了變電所電能接受與分配的主要關(guān)系，是變電所運行、操作的主要依據(jù)。在設(shè)計中，主接線的擬定對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、保護(hù)和控制測量的設(shè)計、建設(shè)投資以及變電所運行的可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性等都有密切關(guān)系，所以主接線的選擇是供電系統(tǒng)設(shè)計中一項綜合性的重要環(huán)節(jié)。

22、（在三相對稱情況下，電氣主接線圖通常以單線圖表示，圖上所有電器元件均用同一規(guī)定的圖形符號表示）3.2總降壓變電所電氣主接線方案的確定綜合考慮經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，決定采用下圖所示作為這次設(shè)計的電氣主接線方案?？偨祲鹤冸娝碾姎庵鹘泳€方案如圖3-1所示:.Olga!S3/.譽000s6INoxslsa36.7mm2,故滿足熱穩(wěn)定條件。2、35KV母線選擇校驗35KV母線采用戶外布置，選擇軟導(dǎo)體較為經(jīng)濟(jì)，便于施工。(1)型式選擇選擇鋼芯鋁絞線。截面選擇按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，Tmax=5000h，鋁導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)電流密度1.15A/mm2,截面則應(yīng)選擇Sj=Ig/1.15=158.60/1.07=137.91mm2

23、;經(jīng)查表即選取LGJ-150/8。截面熱穩(wěn)定校驗.s=2500035=17.0mm2min87SS即滿足熱穩(wěn)定要求。min4.3.3隔離開關(guān)的選擇35KV隔離開關(guān)的選擇要求：工作電壓U=35KV；工作電流I=156.05A；TOC o 1-5 h zgg根據(jù)隔開發(fā)展和應(yīng)用情況，選取隔離開關(guān)型式為GW4-35W/630A戶外雙柱隔離開關(guān)。其銘牌參數(shù)如下：額定工作電壓35KV=U;額定工作電流630AI;gg10KV隔離開關(guān)選擇GN19-10C/1000型其額定工作電壓為10KV，滿足要求I=558.87A額定工作電流1000AIgg第五章供電系統(tǒng)的保護(hù)5.1概述電力設(shè)備在運行中可能發(fā)生故障和不正

24、常狀態(tài)。最常見也是最危險的故障是各種形式的短路。各種短路會產(chǎn)生大于額定電流幾倍到幾十倍的短路電流，同時使系統(tǒng)的電壓降低。其后果可能導(dǎo)致燒毀或損壞電氣設(shè)備，破壞用戶工作的連續(xù)性、穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重者可能破壞電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性并引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解。電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的正常工作遭到破壞，但并未發(fā)生短路故障，這種情況屬于不正常運行狀態(tài)。例如，設(shè)備過負(fù)荷、溫度過高、小電流接地系統(tǒng)中的單相接地等。故障和不正常運行狀態(tài)都可能在電力系統(tǒng)中引起事故,在電力系統(tǒng)中應(yīng)采取各種措施消除或減少故障。當(dāng)一旦發(fā)生故障，必須迅速將故障設(shè)備切除，恢復(fù)正常運行；而當(dāng)出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，要及時處理，以免引

25、起設(shè)備故障。繼電保護(hù)裝置就是指能反映電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是:自動、迅速有選擇地將故障設(shè)備從電力系統(tǒng)中切除，保證其他部分迅速恢復(fù)正常生產(chǎn)，使故障設(shè)備免于繼續(xù)遭到破壞；反應(yīng)電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài).可動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘，此時一般不要求保護(hù)迅速動作，而是帶有一定的時限，以保證選擇性。5、2繼電保護(hù)的要求考慮繼電保護(hù)在設(shè)計中的作用非常重大，在技術(shù)上一定要滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。這四個基本要求有統(tǒng)一的一面，又有互相矛盾的一面。在考慮保護(hù)方案時要統(tǒng)籌兼顧，盡力做到簡單經(jīng)濟(jì)。本設(shè)計中采用無時限電

26、流速斷保護(hù)，限時電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)，為保證迅速，可靠而又選擇性地切除故障，可將這三種電流保護(hù)，根據(jù)需要組合在一起構(gòu)成一整套保護(hù)，稱為階段式電流保護(hù)。5、3變壓器保護(hù)5.3.1概述變壓器是工廠供電系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備。它的故障將對供電可靠性和正常運行帶來嚴(yán)重影響。變壓器故障對發(fā)生在油箱內(nèi)相油箱外。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、匝間短路以及鐵心燒損等，油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生短路。此外還有變壓器外部短路引起的過電流等。變壓器的不正常運行狀態(tài)主要為過負(fù)荷和油面降低。根據(jù)以上的故障類型和不正常運行狀態(tài)，并考慮變壓器的容量，在變壓器上要裝設(shè)下列幾種保護(hù)。瓦斯保護(hù)，縱(聯(lián))差動保護(hù)或

27、電流速斷保護(hù)，過電流保護(hù)，零序電流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)。5.3.2車間變電所的各分廠變壓器保護(hù)瓦斯保護(hù)：防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低。輕瓦斯動作于信號；重瓦斯作用于跳閘。電流速斷保護(hù)：防御變壓器線圈和引出線的多相短路，動作于跳閘。過電流保護(hù)：防御外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)及電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)。保護(hù)動作于跳閘。過負(fù)荷保護(hù)：防御變壓器本身的對稱過負(fù)荷及外部短路引起的過載。按具體條件裝設(shè)。5.4繼電保護(hù)的選擇與整定無時限電流速斷保護(hù)，限時電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)都是反應(yīng)于電流增大而動作的保護(hù)，它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來整定動作電流。電流速斷保護(hù)是按照躲開本線路末端的最大短路電流來整定，它雖能無延時動作，但不能保護(hù)本線路全長；限時電流速斷保護(hù)是按照躲開下級線路各相鄰元件電流速斷保護(hù)的最大動作范圍來整定，它雖能保護(hù)線路全長，卻不能作為相鄰線路的后備保護(hù)；而定時限過電流保護(hù)則是按照躲開本線路最大負(fù)荷電流來整定，可作為本線路及相鄰線路的后備保護(hù)，但動作時間較長。第六章設(shè)計感